特許 6744323 リチウム含有遷移金属酸化物ターゲット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6744323

(24)【登録日】2020年8月3日

(45)【発行日】2020年8月19日

(54)【発明の名称】リチウム含有遷移金属酸化物ターゲット

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20200806BHJP

   C04B 35/01 20060101ALI20200806BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/34 A

   C23C14/34 B

   C04B35/01

【請求項の数】40

【全頁数】59

(21)【出願番号】特願2017-549003(P2017-549003)

(86)(22)【出願日】2016年3月17日

(65)【公表番号】特表2018-511701(P2018-511701A)

(43)【公表日】2018年4月26日

(86)【国際出願番号】EP2016055779

(87)【国際公開番号】WO2016146732

(87)【国際公開日】20160922

【審査請求日】2019年1月24日

(31)【優先権主張番号】62/134,807

(32)【優先日】2015年3月18日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/134,762

(32)【優先日】2015年3月18日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】501094270

【氏名又は名称】ユミコア

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ジョン−ウォン・シン

【審査官】 安齋 美佐子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１５８４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１０８７１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０８６６５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１０−５３２０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２３１６３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｃ０４Ｂ ３５／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スパッタリングターゲットアセンブリにおける使用に適合したリチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディであって、前記円筒型中空ターゲットボディは、前記スパッタリングターゲットアセンブリを形成するよう、バッキングチューブ上に接合するのに好適であり、相対密度値≧９０．０％を有しており、前記リチウム含有遷移金属酸化物は、バイモーダル粒子サイズ分布を含む金属酸化物のマイクロ構造からなり、
前記バイモーダル粒子サイズ分布の各モードが、５μｍ以上及び２０μｍ未満の平均径の値に中心がある、円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項2】

９１．０％以上及び９９．８％以下の相対密度値を有する、請求項１に記載の円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項3】

≦５ｋΩｃｍの抵抗値を有する、請求項１又は２に記載の円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項4】

前記リチウム含有遷移金属酸化物が、５μｍ以上及び５０μｍ以下の平均粒径を有する、請求項２又は３に記載の円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項5】

前記リチウム含有遷移金属酸化物が、５μｍ以上及び２０μｍ以下の平均粒径を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項6】

前記リチウム含有遷移金属酸化物が、一般式：ＬｉＭＯ_２又はＬｉＭＭ’Ｏ_２を有しており、Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｌａ又は少なくとも１つのそれらの組合せからなる群から選択される遷移金属であり、Ｍ’は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｌａ又は少なくとも１つのそれらの組合せからなる群から選択されるドーパントである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項7】

前記ＬｉＭＯ_２又はＬｉＭＭ’Ｏ_２リチウム含有遷移金属酸化物が、０．９０以上及び１．２５以下のＬｉ／Ｍ又はＬｉ／（Ｍ＋Ｍ’）原子比を有する、請求項６に記載の円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項8】

前記ＬｉＭＭ’Ｏ_２リチウム含有遷移金属酸化物が、０．００１以上及び０．０５以下のＭ’／Ｍ原子比を有する、請求項６又は７に記載の円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項9】

前記ＬｉＭＯ_２リチウム含有遷移金属酸化物が一般式：ＬｉＣｏＯ_２を有する、請求項６〜８のいずれか一項に記載の円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項10】

Ｌｉ／Ｃｏ比が１．００±０．０１に等しい、請求項９に記載の円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項11】

０．２μｍ以上及び３．０μｍ以下の外部表面の粗さ及び／又は内部表面の粗さを示す、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項12】

２．５±０．２５μｍに等しい外部表面の粗さ及び／又は内部表面の粗さを示す、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項13】

１００ｍｍ以上及び１０００ｍｍ以下の軸長範囲を示す、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項14】

７５ｍｍ以上及び１７５ｍｍ以下の外径、並びに５０ｍｍ以上及び１６０ｍｍ以下の内径を示す、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項15】

少なくとも９９．９９５重量％の純度を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の円筒型中空ターゲットボディ。

【請求項16】

リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディを製造する方法であって、
リチウム含有遷移金属酸化物材料を準備するステップ、
水溶液を準備するステップ、
撹拌下で、前記リチウム含有遷移金属酸化物材料と前記水溶液を接触させて、スラリーを形成するステップであって、前記リチウム含有遷移金属酸化物材料が前記水溶液中に分散されるステップ、
前記スラリーを湿式ミル粉砕するステップ、
撹拌下で前記スラリー中に少なくとも１つのバインダを添加して、前記少なくとも１つのバインダを含む均質スラリーにするステップ、
前記少なくとも１つのバインダを含む前記スラリーをスプレードライして、リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする粒状物を形成させるステップ、及び
冷間等方圧（ＣＩＰ）条件下、中空円筒形状の金型中で前記リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする粒状物を成形して、成形ボディを形成させるステップ、
前記少なくとも１つのバインダを除去するための前記成形ボディを加熱するステップ、及び
前記加熱するステップ後に前記成形ボディを焼結して、バイモーダル粒子サイズ分布を含むリチウム遷移金属酸化物のマイクロ構造にある前記リチウム含有遷移金属酸化物の円筒型中空ターゲットボディを得るステップ
を含み、
前記湿式ミル粉砕するステップが行われてバイモーダル粒子サイズ分布を有する粒子粉末の懸濁がもたらされ、第１のモードが、０．１μｍ〜０．３μｍの間に含まれる第１の粒子サイズ値に中心があり、第２のモードが、１．０μｍ〜７．０μｍの間に含まれる第２の粒子サイズ値に中心がある、方法。

【請求項17】

前記円筒型中空ターゲットボディを機械加工して、その結果、１００ｍｍ以上及び１０００ｍｍ以下の軸長範囲、７５ｍｍ以上及び１７５ｍｍ以下の外径、並びに５０ｍｍ以上及び１６０ｍｍ以下の内径で成形する第１のステップを含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記円筒型中空ターゲットボディを機械加工して、その結果、０．２μｍ以上及び３．０μｍ以下の外部表面の粗さ及び／又は内部表面の粗さで成形する第２のステップを含む、請求項１６又は１７に記載の方法。

【請求項19】

前記リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする粒状物を成形するステップが、２０００〜４０００ｂａｒｓの間の圧力範囲のＣＩＰ下で行われる、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項20】

前記成形するステップが、２０℃〜３０℃の間の範囲の温度で行われる、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記湿式ミル粉砕するステップが、４０μｍ〜１２０μｍの間のサイズを有する粒状物の総数の少なくとも５０％を占めるリチウム含有遷移金属酸化物をベースとする粒状物を得るよう行われる、請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項22】

前記少なくとも１つのバインダを除去するための加熱ステップが、１５０℃以上及び６００℃以下の第１の温度で行われ、前記焼結するステップが、前記第１の温度超及び１０５０℃以下である第２の温度で行われる、請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項23】

４０μｍ未満のメジアン粒子サイズを有する粉末形態で、リチウム含有遷移金属酸化物材料を準備するステップを含む、請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項24】

前記湿式ミル粉砕するステップが行われて、０．１５μｍ以上及び２．０μｍ以下のメジアン粒子サイズを有する粒子粉末の懸濁がもたらされる、請求項１６〜２３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項25】

前記湿式ミル粉砕するステップが行われて、３０ｃＰ以上及び１２０ｃＰ以下の粘度を有するスラリーが得られる、請求項１６〜２４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項26】

少なくとも１つのバインダを添加するステップが行われて、２５ｃＰ以上及び１２５ｃＰ以下の粘度を有するスラリーが得られる、請求項１６〜２５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項27】

前記少なくとも１つのバインダが、前記リチウム含有遷移金属酸化物材料の０．２５重量％〜３．０重量％によって表される量で前記スラリーに添加される、請求項１６〜２６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項28】

前記焼結するステップが、５μｍ以上及び４０μｍ以下の平均粒径を有する、リチウム含有遷移金属酸化物をもたらす、請求項１６〜２７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項29】

前記焼結するステップが、５μｍ以上及び２０μｍ以下の平均粒径を有する、リチウム含有遷移金属酸化物をもたらす、請求項１６〜２８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項30】

前記焼結するステップが、バイモーダル粒子サイズ分布を表すリチウム含有遷移金属酸化物をもたらし、前記バイモーダル粒子サイズ分布の各モードが、５０μｍ以下の平均径の値に中心がある、請求項１６〜２９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項31】

前記焼結するステップが、バイモーダル粒子サイズ分布を表すリチウム含有遷移金属酸化物をもたらし、前記バイモーダル粒子サイズ分布の各モードが、５μｍ以上及び２０μｍ未満の平均径の値に中心がある、請求項３０に記載の方法。

【請求項32】

前記リチウム含有遷移金属酸化物材料を準備するステップが、一般式：ＬｉＭＯ_２又はＬｉＭＭ’Ｏ_２を有するリチウム含有遷移金属酸化物粉末をもたらすステップを含み、Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｌａ又は少なくとも１つのそれらの組合せからなる群から選択される遷移金属であり、Ｍ’は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｌａ又は少なくとも１つのそれらの組合せからなる群から選択されるドーパントである、請求項１６〜３１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項33】

前記リチウム含有遷移金属酸化物材料を準備するステップが、０．９０以上及び１．２５以下のＬｉ／Ｍ又はＬｉ／（Ｍ＋Ｍ’）原子比を有するリチウム含有遷移金属酸化物粉末をもたらすステップを含む、請求項３２に記載の方法。

【請求項34】

前記リチウム含有遷移金属酸化物材料を準備するステップが、０．００１以上及び０．０５以下のＭ’／Ｍ原子比を有するリチウム含有遷移金属酸化物粉末をもたらすステップを含む、請求項３２又は３３に記載の方法。

【請求項35】

前記リチウム含有遷移金属酸化物材料を準備するステップが、一般式：ＬｉＣｏＯ_２として有するリチウム含有遷移金属酸化物粉末をもたらすステップを含む、請求項１６〜３４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項36】

前記リチウム含有遷移金属酸化物材料を準備するステップが、一般式：ＬｉＣｏＯ_２として有するリチウム含有遷移金属酸化物粉末をもたらすステップを含み、Ｌｉ／Ｃｏ比が、１．０±０．０１に等しい、請求項３５に記載の方法。

【請求項37】

≧９０．０％の相対密度値を有する、リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディを製造するための、請求項１６〜３６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項38】

≦５ｋΩｃｍの抵抗値を有する、リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディを製造するための、請求項１６〜３７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項39】

請求項１〜１５のいずれか一項に記載の前記リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディを製造するための、請求項１６〜３８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項40】

スパッタリングターゲットアセンブリにおける、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の円筒型中空ターゲットボディの使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲットアセンブリ、並びにスパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲットアセンブリを作製する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

経済的に形成されて操作することができる（所定の品質基準を満たさない又は形成段階の間に不具合が生じ、それによって処分又は再利用が必要になるスパッタリングターゲットボディに伴う損失、及び所定の品質基準を満たさない又は形成段階の間に不具合が生じ、それによって処分又は再利用が必要となる、ターゲットアセンブリの製造に伴う損失を含めた、回避すべき経済的損失を含む）、スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲットアセンブリの需要が高まっている。

【0003】

スパッタリングターゲットアセンブリは、幅広い製品の形成に使用される。スパッタリングターゲットアセンブリによってもたらされるターゲット材料が堆積される、一部の典型的な基材としては、半導体デバイス、コンパクトディスク（ＣＤ）、磁気ディスクドライブにおいて使用するためのハードディスク及びフラットパネルディスプレイなどの光学デバイスなどの物品が挙げられる。

【0004】

スパッタリング技術はまた、ＬｉＣｏＯ_２のようなリチウム含有遷移金属酸化物の焼結圧縮体から形成されるリチウム含有遷移金属酸化物ターゲットを利用する薄膜バッテリーの作製にも使用される。例えば、ＬｉＭＯ_２などのリチウムをベースとする層化遷移金属酸化物（Ｍとしては、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎ、又はそれらの組合せなどの対象の一次金属、及びＴｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｌａ又はそれらの組合せを含めた、他のドーパント又は改変剤（ｍｏｄｉｆｉｅｒ）が挙げられる）に、大きな関心が向けられてきた。高エネルギー密度、長いサイクル寿命、良好な安定性特徴、安定な放電特性及び作動温度の範囲の広さなどの特性により、リチウムをベースとする層化遷移金属酸化物は、再充電可能なリチウムバッテリーにおける高容量カソード材料としての活性化合物の優れた候補になる。

【0005】

典型的なスパッタリング装置は、真空チャンバを備えており、このチャンバの内部に、薄膜が堆積されることになるターゲットアセンブリ及び基材が配置される。ターゲットアセンブリのターゲットは、大きなイオン流を有する電極となるよう、電気的に構成される。不活性ガスは、出力がターゲット／電極に供給される場合、反応性ガスと一緒に、上記のチャンバに導入されてイオン化することが多い。まさに帯電している不活性ガスのイオンが、ターゲットに衝突し、これにより、原子サイズの粒子が該ターゲットから追い出される。この粒子は次に、薄膜として基材の表面に堆積する。

【0006】

この電気的な構成のために、ターゲットは、非常に熱くなり得、冷却する必要がある。典型的なスパッタリング装置では、この冷却は、水により冷却されるバッキング部材によってもたらされ、ターゲットがこの部材に取付層によって取り付けられてターゲットアセンブリを形成している。スパッタリングターゲットが、原料粉末の焼結ボディから構成されている場合、このようなターゲットの製造時と使用時の両方において、問題に至る恐れのある多数の因子（物理的及び化学的属性）が存在する。例えば、良好な均質性を有する焼結ボディであって、欠陥がなく、かつ高密度である、焼結ボディを一貫して製造することは困難である。スパッタリングターゲットはまた、過酷な環境に置かれ、使用中、潜在的に分解影響を受け（やはり、物理的及び化学的）、そのため、使用中のこのような分解（例えば、望ましくないノジュール形成、削れ、剥離、ひび割れ、その支持体からの分離など）を回避するよう努めて形成されなければならない。

【0007】

上記の問題はまた、ある種の状況で層間剥離することが知られている層化構造を含む、ＬｉＭＯ_２ターゲットボディ（例えば、ＬｉＣｏＯ_２結晶構造）を形成する際には実際その通りである。

【0008】

あるスパッタリングシステムでは、長方形のターゲット及びバッキングプレートが使用される一方、スパッタリングターゲット材料が好適であると見いだされた他のシステム（ＩＴＯスパッタリングターゲットをベースとするシステムなど）では、ターゲット及びバッキングプレートは、円筒型の形状をしている。円筒型形状は、ターゲットとして形成すること、及びスパッタリングターゲットアセンブリを組み立てることが一層困難である。例えば、ＬｉＣｏＯ_２粉末を高温圧縮（ｈｏｔ ｐｒｅｓｓｉｎｇ、ＨＰ）することにより、及び冷間軸圧縮（ｃｏｌｄ ａｘｉａｌ ｐｒｅｓｓｉｎｇ：ＣＡＰ）、冷間等方圧縮（ｃｏｌｄ ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｉｎｇ：ＣＩＰ）及び熱間等方圧縮（ｈｏｔ ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｉｎｇ：ＨＩＰ）などの他の公知のセラミック形成方法によって形成される、当分野において公知の平面型ＬｉＣｏＯ_２スパッタリングターゲットがある。これらの方法はそれぞれ、平面型スパッタリングターゲットアセンブリにおいて使用するために、好適な高密度材料の形成を容易に支援する。しかし、対応する平面型スパッタリングターゲットと比べて、堆積速度の向上、ノジュール形成の傾向がより低いこと、及びより高度な材料利用をもたらす円筒型ターゲットの可能性が知られているにも関わらず、好適な円筒型ＬｉＭＯ_２スパッタリングターゲット（例えば、円筒型ＬｉＣｏＯ_２スパッタリングターゲット）が当分野において欠如している。やはり、当分野におけるこの欠如は、長方形型又は円板型ディスクターゲットボディなどの平面型ターゲットボディとは反対（例えば、材料組成の違い及び初期形成における製造要件の特徴、並びにターゲットアセンブリにおける円筒型ボディの装着に伴う更なる問題の観点から）に、円筒型中空ターゲットボディに関連する、余分の複雑さのためと考えられる。

【0009】

ＨＩＰ又はＨＰの使用によって、平面型ＬｉＣｏＯ_２ターゲットの形成と比べた、当分野における例は、材料の圧縮温度が、例えば、８００℃〜８８０℃の間にある、このような高温圧縮方法を使用する、ＬｉＣｏＯ_２の焼結平面型ターゲットの形成を開示している、特許文献１に見いだすことができる。このような高温圧縮技法は、高温の発生及び一層高い温度という作業者のリスクに関連する、高いコストをもたらす。更に、特許文献１に記載されているような熱圧縮を使用する方法は、圧縮が、単軸方向に制限され、こうして、環としてより良く記載される、長さの制限された中空円筒しかもたらすことができないので、円筒型スパッタリングターゲット成形にとって適性に乏しいと考えられる。ＨＩＰ方法は、一般に、背の高い中空円筒などの複雑なセラミック形状の圧縮を潜在的に可能とするが、後に高温で圧縮される、円筒形状を成形する又は他には生成させる予備形成ステップ（ＣＩＰ又はスプレー法）が必要となる。スプレーによる予備形成の場合、セラミック製前駆体は、ＨＩＰ温度及び圧力に分解し得ない、好適に成形された強固で耐熱性のある支持構造体の上に、均質に分布されなければならない。更に、この支持構造体は、スパッタリングターゲット用のバッキングチューブとしても働かない限り、この構造体は、続いて、除去されなければならない。この場合、セラミックとバッキングチューブ表面に熱膨張係数の差異があるにもかかわらず、これらの２つの材料間に接触（適切は熱および電気輸送）の喪失がないのを確実とするよう、精巧な手段を採用しなければならない。その結果、これらの方法手法のいずれも、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）粉末などのセラミック源材料に関すると、特に好適なものではない。一般に、熱膨張係数（「ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ、ＣＴＥ」−一次）の差異の一例として、あるＬｉＣｏＯ_２材料は、１１．５のＣＴＥを有する一方、チタン（好適な金属製バッキングチューブの一例）は７〜９のＣＴＥを有する。

【0010】

得られた望ましい平均粒子サイズを実現するための、乾式ボールミル粉砕技法を含む、ＣＩＰ及び焼結方法を使用する、平面ディスク型ＬｉＣｏＯ_２ターゲットの形成を記載している特許文献２も参照され、バインダの添加例と比べた、再微粉化（乾式ボールミル粉砕−ＣＩＰ成形−微粉化−ＣＩＰ成形）方法が記載されている。この再成形は、最終寸法へのその後の機械加工、バッキング支持体への接合、又はスパッタリング方法での利用のいずれかの間に形成されるターゲットの非破損性（ｓｕｒｖｉｖａｂｉｌｉｔｙ）にとって内在的に重要な材料強度の制限を克服することが具体的に教示されている。記載されている方法は、一層困難な円筒型スパッタリングターゲットボディ及びターゲットアセンブリの形成を実現するのに十分に好適な材料の記載がなされていないことに加え、非経済的な形成方法を提示していると考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】欧州特許出願公開第２５２４９０４号明細書

【特許文献2】欧州特許出願公開第２５３２６３４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

したがって、本発明は、薄膜バッテリーなどの薄膜製品のスパッタリング形成において使用するための、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）などの、セラミックから形成されるコスト上有効な円筒型スパッタリングターゲットを提供することを含む、ＬｉＣｏＯ_２などの材料に特徴的な標準平面型ターゲットフォーマットの代替となる、一層コスト上有効なスパッタリングの、当分野における必要性を対象とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

したがって、本発明は、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）の円筒型スパッタリングターゲットを形成する方法及びＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）から得られた円筒型スパッタリングターゲット、並びに円筒型スパッタリングターゲットアセンブリ（例えば、過酷なスパッタリングターゲット環境を受け入れるために、バッキングチューブ上に支持されており、かつそれに適切に取り付けられている（例えば、接合している）１つ以上のＬｉＭＯ_２の円筒型ターゲットボディ（例えば、ＬｉＣｏＯ_２））を提供することを対象としている。

【0014】

本発明は、スパッタリングターゲットアセンブリにおいて使用するのに適した中空円筒の形態にある、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）を高密度化するためのＣＩＰをベースとする方法、及び好適なターゲットバッキング支持体上にこのような中空円筒を組み立てて、ＬｉＣｏＯ_２回転スパッタリングターゲットアセンブリの機能化をもたらす技法を含む。

【0015】

本発明は、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）中空円筒型ターゲットボディであって、このターゲットボディが、以下のうちの１つ以上（「複数の」は、ａ）〜ｈ）の利用可能な任意の部分集合又はすべてである）：
ａ）ＡＳＴＭ Ｃ６９３：「浮力によるガラスの密度に関する標準試験方法（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｌａｓｓ ｂｙ Ｂｕｏｙａｎｃｙ）」において記載されているようなアルキメデスの技法により決定すると、≧９０％、より好ましくは９１〜９９．８％（９５〜９９．８％のように）となる相対密度範囲、
ｂ）ＤＣパルススパッタリングに一致する値となる、≦５ｋΩ−ｃｍ、より好ましくは≦２ｋΩ−ｃｍとなる抵抗率の値、
ｃ）５〜４０マイクロメートル（より好ましくは、モノモーダル粒子サイズ分布及び／又は粒子サイズのバイモーダル分布を含めた、５〜２０マイクロメートル）の平均粒径、
ｄ）０．２〜３．０マイクロメートルのような（内径（ｉｎｓｉｄｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ、ＩＤ）に関すると、この範囲内の高い方（より容易に湿潤される）の値、及び外径（ｏｕｔｓｉｄｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ、ＯＤ）に関すると、やはりこの範囲内の低い方の値であるのが好ましい）≦３．０マイクロメートルの表面粗さ（ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ、Ｒａ）
ｅ）１５０〜５００ｍｍ又はそれ超の軸長範囲（円筒ボディあたり）（これは、マルチ円筒型ターゲットアセンブリにおける区域又はセグメントを形成することができるか、又はスパッタリングターゲットアセンブリにおいて単独で使用することができる）、
ｆ）７５〜１７５ｍｍのＯＤ範囲、
ｇ）５０〜１６０ｍｍのＩＤ範囲、及び／又は
ｈ）焼結ボディにおける、１５００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満、最も好ましくは１００ｐｐｍ未満の汚染物混入率を有するスパッタリングターゲットとして働くことを可能にする特徴を有する、中空円筒型ターゲットボディを形成することを含む。

【0016】

本発明の実施形態はまた、以下：
ａ）適切な特徴のＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）粉末の形成又は外部調達、
ｂ）水性スリップへの原料粉末の分散及び湿式ミル粉砕（すなわち、スラリー）、
ｃ）このスリップへのバインダの導入、
ｄ）このスリップ（含まれているバインダを含む）を乾燥（例えば、スプレードライ）して粒状物を形成すること、
ｅ）適切に設計されており、かつ寸法にされている金型（例えば、ポリマーがライニングされている金型）に粒状物を充填すること、
ｆ）粒状物を冷間等方圧縮（ＣＩＰ）して、成形体を形成すること（例えば、２０００〜４０００ｂａｒ、及びより好ましくは４，０００ｂａｒのような圧力の半分より高い圧力範囲で）、
ｇ）金型からのＣＩＰ高密度化成形体の取り出すこと、
ｈ）この成形体の脱脂（有機バインダを燃え尽くす）及び焼結（例えば、最初にバインダの燃焼、次に焼結した成形体の形成という２段階燃焼手順）及び
ｉ）成形体を所望の寸法に機械加工すること、又は他には微細化すること（焼結後、まだ好適な構成にない場合）
を含む、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）スパッタリングターゲット（例えば、平面プレート型ボディ、円筒型ボディ又は他のスパッタリングボディ構成体）の形成を含む。

【0017】

本発明において、上記の円筒型ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）セラミックボディ、並びに好適なバッキング支持体及びその間に取付層を含む、スパッタリングターゲットアセンブリを形成する方法も特徴としている。

【0018】

したがって、本発明は、対応する平面型スパッタリングターゲットと比べて、堆積速度の向上、ノジュール形成の傾向がより低いこと、及びより高度な材料利用をもたらす上記の円筒型ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）ターゲットボディを提供することを対象としている。更に、本発明は、ターゲットボディであって、本スパッタリング方法による堆積を行う場合、堆積されることになる元素を適切に供給するための高品質ターゲットが必須であること、及び堆積中にいかなる問題も引き起こすことなく、スパッタリングされる薄膜の所望の組成と適切に適合する材料からなるターゲットを必要とするという概念を満足することを指向した特徴を有する、ターゲットボディを提供する。このことはまた、例えば、固体の薄膜のＬｉをベースとするバッテリー又はセルの形成に使用される薄膜を生成するためのスパッタリングのような、上述のターゲットボディのうちの１つ以上を備えた、スパッタリングターゲットアセンブリをスパッタリングする、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２の場合、まさにその通りである。

【0019】

高品質の中空ＬｉＭＯ_２円筒型スパッタリングターゲットボディを形成するための技法を提供することに加え、経済的であり、かつ良好な非破損性及び高い品質スパッタリング操作性能を有するターゲットアセンブリをもたらす、好適な支持構造体上に、このようなセラミック製中空ターゲットボディ（単数又は複数）を取り付ける（例えば、接合ステップによって）ための技法も提供される。例えば、本発明は、バッキングボディ若しくはターゲットセグメント材料の一方から又は両方からはんだ層の層間剥離をもたらす累積熱及び収縮応力、並びにスパッタリング中のターゲットボディ（複数可）のひび割れという関連誘発などの問題の回避を指向する接合技法（例えば、インジウムなどの金属はんだバインダ）を特徴とする、回転円筒型ＬｉＭＯ_２スパッタリングターゲットアセンブリを提供することを対象としている。

【0020】

上記の状況を鑑みると、本発明の目的は、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）焼結スパッタリングターゲットボディなどのセラミック製スパッタリングターゲットボディを作製するための製造方法、及び言及したＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）焼結スパッタリングターゲットボディ、特に、中空円筒型セラミック製ＬｉＭＯ_２をベースとするターゲットボディなどの１つ以上のターゲットボディを有するスパッタリングターゲットアセンブリを作製する製造方法を提供することである。これらのスパッタリングターゲットアセンブリは、好適な接合／取付け材料を用いてターゲットボディ（単数又は複数）に取り付けられている（接合されている）、内部が一般的に管状の、円周方向に位置されている管支持体などのバッキング支持体と一緒になった、１つ以上のこのようなターゲットボディ（例えば、直列している隣接ターゲットボディ間に、空間を設けて又は設けないで（例えば、空間がない、又は恒久的な若しくは除去可能なスペーサーボディによって設けられている空間がある）、直列に配列されている、多数の円筒型セグメント）から形成される。配列を接合する固定化タイプの材料は、本発明において特徴付けられるが、他の取付け配列としては、例えば、一般に、摩擦保持、円周方向の間隙充填材料（例えば、導電性フエルトなどの、円周方向の間隙内に供給される圧縮可能な材料）が挙げられる。

【0021】

ターゲットボディを形成する本発明の方法、ターゲットアセンブリを組み立てる方法、及びこれらの方法のそれぞれの個々の製品は、高品質製品（例えば、単なる一例として、再充電可能なバッテリーにおいて使用される薄膜などの、言及した薄膜製品）を作製するのに十分に適したターゲットアセンブリをやはり提供しながらも、上記の１つ以上の製造の困難さなどの困難さを回避又は改善することを指向する特徴を有する。

【0022】

本発明は、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）焼結ターゲットボディ（Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｌａ又はそれらの組合せ（セラミック材料において特徴的なＬｉ及び金属（複数可）Ｍに対して、化学量論及び非化学量論ＬｉＭＯ_２組成を含む）からなる群からの金属として選択されるＭなどとの遷移金属酸化物材料である構成成分としての材料Ｍを特徴とする実施形態を含む）を含む。例えば、Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎ、又はそれらの組合せ、並びに他のドーパント又は改変剤（Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｌａ又はそれらの組合せを含む）などの一次金属を含む。本発明は、スパッタリングターゲットアセンブリを形成するのに好適な取付手段により、金属製管状支持体などの管状バッキング支持体に接合されたＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）円筒型焼結ターゲットボディ（単数又は複数）を更に特徴とする。

【0023】

本発明は、冷間等方圧（「ＣＩＰ」）方法により粉末セラミック源を高密度化し、次に、セラミック製円筒型成形ターゲットボディを焼結することにより、ＬｉＭＯ_２ターゲットボディなどのターゲット（「ターゲットボディ」）を形成する方法を更に含む。この粉末セラミック源に、好ましくは、湿式ミル粉砕及び乾燥（例えば、スプレードライ）が施されて、ＣＩＰ高密度化プロセスで利用される粒状物にされる。この方法において、ＣＩＰ及び焼結プロセスを使用して、スパッタリングプロセスにおいて使用するのに適した、明記したＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）円筒型スパッタリングターゲットボディなどの、中空円筒型スパッタリングターゲットボディが形成される。この同じ高密度化プロセス及び焼結プロセスはまた、平面型タイル又はディスク、及び他の様々に構成されているスパッタリングターゲットボディを作製するのに有用である。

【0024】

本発明は、金属製管状支持体などの管状バッキング支持体に接合されている、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）円筒型焼結ターゲットボディ（単数又は複数）を特徴とするＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）ターゲットアセンブリの製造方法を更に含む。本発明の一実施形態は、内部が円筒型の管状支持体（好ましくは、チタンから形成されているもの、及び複数のターゲットボディの場合の実施形態における一般的な支持体として使用されるもののような金属製管）に接合されている、予め形成された円筒形状の焼結ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）ターゲットボディ（単数又は複数）から組み立てられている、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）スパッタリングターゲットアセンブリを更に含む。ターゲットボディ（複数可）の表面の反対側の面と取り付けられているバッキング構造体との間に配置するための取付手段の一例は、金属はんだのような接合材料（例えば、Ｉｎ又はＩｎ合金、Ｓｎ又はＳｎ合金、Ａｇ又はＡｇ合金である接合材料）により、２つの構成成分を接合することを含み、このような合金は、材料の濡れ特性及び接合強度を改善するため若しくは融点を低下させるための、又は所望の混入物質として、ある量の他の金属元素を潜在的に含む。Ｔｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｇａ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｓｉ及びＰｂは、このような元素となり得る。このような接合材料（例えば、合金）はまた、最終の間隙充填接合材料が供給されて、バッキング基材とターゲットボディとを接合する前に、表面湿潤プロセスと併用して利用され得る。すなわち、本出願において接合材料を言う場合、湿潤材料、及び「間隙充填」接合材料（これは単独で使用されてもよく、又はターゲットボディ（複数可）のＩＤ若しくはバッキング支持体（複数可）のＯＤの一方又は両方に供給される湿潤材料と併用して使用されてもよい）を含む。湿潤材料又は間隙充填材料は、共通の材料又は異なる材料のどちらかとすることができる。更に、熱膨張係数の橋渡し／変化をもたらすものなどの異なる材料が、円周方向の間隙内に適用されてもよい。

【0025】

本発明はまた、薄膜形成において、好ましくは好適な支持体と組合せた後、上述の本発明の焼結ターゲットボディ（単数又は複数）、又は例えば、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）焼結ターゲットボディ材料からなるボディを利用することも含む。例えば、薄膜形成は、薄膜リチウム二次セルの陽極の形成に使用されるものとすることができる。このような使用では、好ましい実施形態は、上で議論した真空スパッタリングチャンバのようなスパッタリングチャンバにおける、スパッタリングされた材料を生成するための源として、１つ以上の言及したＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）円筒型ターゲットボディ（複数可）を含む、回転円筒型スパッタリングターゲットアセンブリを特徴とする。

【0026】

本発明の分野は、ターゲットアセンブリにおける誘導加熱技法を含み、かつ上記のものなどの例えば、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）ターゲットボディアセンブリに適用可能な、ターゲットアセンブリ（例えば、１つ以上の円筒型ターゲットボディから形成される回転円筒型スパッタリングターゲットアセンブリ）を形成するための方法を更に含む。

【0027】

本発明の実施形態は、例えば、薄膜リチウム二次セル又はバッテリーにおける陽極の形成において使用するのに十分適した、スパッタリングターゲットの形態にある、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）焼結ボディを作製するための方法に更に関する。本発明は、平面型（例えば、ディスク又はシート）又は円筒型（一元型又は積層型ターゲット配列）を含み、かつターゲット材料が接合されている、プレート又は管の形態のバッキングボディを有する、ターゲットアセンブリなどの薄膜製品の形成に使用されるスパッタリングターゲットボディ及びスパッタリングターゲットアセンブリに更に関する。

【0028】

本発明の実施形態はまた、様々なアセンブリ技法により、本発明において作製されるスパッタリングターゲットボディを有する、スパッタリングターゲットアセンブリの形成も含む。好ましいアセンブリ技法の一例は、本発明において生成可能なセラミックＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）の形態などの導電性が相対的に低いターゲット材料ボディを接合するのに特に好適なものであり、このアセンブリ技法は、誘導加熱器と加熱されるターゲットボディに関連する添加される導電性材料（例えば、ターゲットボディのまわり及び誘導加熱器のコイル内部をラッピングする、添加された導電性布製ラップ）との組合せによる誘導加熱を含む。この誘導加熱技法は、１つ以上の中空円筒型セラミック製スパッタリングボディと好適な内部バッキング支持構造体との間に位置している、円周方向の間隙内に置かれる湿潤材料又は間隙充填接合材料などの、取付け（例えば、接合）材料の制御加熱をもたらす。誘導加熱器を使用する、及び好ましくは中間導電性材料も用いるこの接合技法は、接合プロセスにおいて放射加熱だけに制限される技法などの、他の取付け／バインダを適用する加熱技法に潜在的に関連し得る、熱衝撃、及び不十分な又は非持続的な取付けなどの問題の回避を促進する。しかし、本発明は、放射加熱ボンダー（ｂｏｎｄｅｒ）などの代替的なアセンブリ接合技法を含む、好適なバッキング支持体に、本明細書に記載されているもののようなスパッタリングターゲットボディを取り付けるための別の接合技法の使用を含む。本発明のターゲットボディによる使用に適した別の接合技法／アセンブリの一例は、その開示が参照により本明細書に組み込まれており、かつ以下に更に概説されている、Ｓｉｍｐｓｏｎらの２００７年４月５日に公開された米国特許公開第２００７／００７４９６９号（米国第’９６９号公開）に記載されているものを含む。

【0029】

本明細書に記載されているターゲットボディ（複数可）によりスパッタリングターゲットアセンブリを形成するのに適した接合技法の追加の例は、参照により本明細書に組み込まれている、同一出願人への２０１３年５月１６日に公開された、米国公開第２０１３／０１１８８９８号（米国第‘８９８号）に見いだされる。この刊行物は、接合段階の間に接合強度を増強するよう設計されている選択的な表面処理によって、ターゲットボディとバッキング支持体との間の領域を画定する対向する面の一方又は両方において、個別領域を意図的に形成させることを含む。

【0030】

１つ以上の誘導加熱器（上述の導電性ラップなどの、添加された導電性構成成分を有する又は有さない）を利用する上記の接合技法などの本発明における実施形態では、取付け（例えば、接合）プロセスの間に、回転ターゲットアセンブリ内の、温度グラジエントの制御可能性の改善がもたらされる。例えば、ターゲットボディの対向する表面と関連するバッキング支持体との間の領域内に供給される取付け材料に発生する軸方向の熱グラジエント全体にかかる追加の制御が容易になる。誘導加熱器の電気周波数及びエネルギーレベルは、軸方向と半径方向とのバランスのとれた加熱が容易になるほど制御可能とである。周波数は、より高い導電性（例えば、金属製バッキングチューブ）の１つなどのバッキング支持体の存在下で、例えば、中程度の導電性セラミック製ターゲット材料（本発明のＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）だけのターゲットボディの形態によって表されるような）の加熱を効果的に制御するよう選択され得る。加熱及び冷却の速度は、単一出力制御によりグラジエントを最小化しながら、最大化することができる。これにより、アセンブリ回数が低減する。誘導加熱素子はまた、加熱されるアセンブリへの優れた利用機会をもたらすよう、相対的に小さくすることもでき、明記した導電性ラップなどの明記された添加された導電性構成成分を使用して、例えば、加熱される唯一の中程度の導電性のターゲットボディに対して、制御可能な形式で誘導加熱を補うことができる。

【0031】

対象の誘導加熱速度は、誘導電流の周波数、誘導電流の強度、材料の比熱、材料の透磁率及び電流への材料の抵抗率を含めた、いくつかの因子に依存する。物理特性により誘導加熱に直接的に十分適していない（例えば、ＬｉＭＯ_２のある種の形態（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）ターゲットボディが代表的なものである）、スパッタリングアセンブリの構成成分がもたらされる状況では、本発明は、この限定を排除する方法をもたらす。誘導加熱器を単独で用いて直接、セラミックを誘導加熱する代わりに、セラミック製部品（ターゲットボディ）が、ラッピングされたセラミックの温度を高めるための慣用的な熱伝播を使用して、加熱される誘導に感受性の高い材料によりラッピングされる。

【0032】

金属製及び非金属製材料のものを含めた、いくつかの導電性ラップ（例えば、導電性スリーブ）は、本発明において特徴的なものであるが、炭素が埋め込まれた織布（例えば、ガラス繊維又は他のセラミック繊維からなる布）の導電性ラップは、ラッピングされたＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）円筒の効率的な加熱をもたらすことを特徴とする。

【0033】

有利なことに、出力及び誘導加熱器制御の周波数の適切な選択により、ラッピングされた中空ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）円筒が誘導加熱ユニットの関連コイルにより取り囲まれることを可能にする寸法を有する環状誘導加熱ユニットにより、効率的な加熱が実現される。更に、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）円筒の内径（ＩＤ）よりも小さな外径（ＯＤ）のバッキングチューブは、中空ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）円筒内に置かれ、同時に組合せ加熱される。

【0034】

本発明の実施形態はまた、保護ラップの封入も含む（利用される場合、単独で又は導電性ラップと組み合わせてのどちらか）。取付け／接合段階に先立って、本発明の技法の下で形成されるターゲットボディのＯＤまわりに保護ラップが提供される。この保護ラップは、ポリアミドフィルム（例えば、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）フィルム）のラップなどの所期の加熱環境に適した材料から形成される。好ましい実施形態では、この保護ラップは、実質的に空気ポケットを含まないで、下層のセラミック製ターゲットのＯＤ表面に直接、取り付けられ、接着剤又は粘着剤を含まない追加的な固定が望まれる場合、この固定は、保護ラップの外部表面のまわりに適用されるテープなどの保持手段を用いて行うことができる。導電性ラップが使用される実施形態では、保護ラップは、導電性ラップがターゲットボディに直接接触して置かれる場合にもたらされる、反応物又は堆積物（例えば、きず）の分解からある程度の保護をもたらす。導電性ラップは、使用される場合、下層の表面（例えば、使用される場合、保護ラップ、又は保護ラップは利用されない場合、ターゲットボディ）に対する空気ポケットの形成を回避するよう、やはり好ましくは十分に薄く、かつ可撓性がある。明記したラップの一方又は両方にとって、リボン状螺旋ラップが好ましい。本発明において特徴的な保護ラップの追加的な利点は、保護ラップ（好ましくは、やはり、シリコーン粘着テープを用いるポリアミドのような、外側に利用される任意のテープを用いる）は、誘導加熱器の使用の停止及び導電性ラップの除去後に、適切な位置に保持され得ること、並びにその後スパッタリング使用が望まれるまでの期間の保護が保持され得ることである。

【0035】

したがって、本発明の実施形態は、ＬｉＣｏＯ_２などのＣＩＰをベースとするＬｉＭＯ_２を形成するための方法、円周方向に配列された中空セラミック製ターゲットボディ（スペーサーを有する及び有さないモノリシック又は積み重ねられているもの）などのスパッタリングターゲットをバッキングチューブに接合するための方法、及びターゲットアセンブリ形成プロセスにおいて、本明細書に記載されている誘導加熱技法を使用する、ＣＩＰをベースとするＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）ターゲットボディが組み合わされた有利な配列を含む。

【0036】

本発明において、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）円筒型ターゲットボディを特徴とする。ターゲットボディの実施形態は、９０％又はそれ超の密度、５〜４０マイクロメートルの平均粒子サイズ（バイモーダル粒子サイズ分布のようなものであるが、可能な代替実施形態は、モノモーダル粒子サイズ分布であることを特徴とする）、≦５ｋΩ−ｃｍの抵抗率（パルス化ＤＣスパッタリングに好適な値のような）、及び０．２〜３．０マイクロメートルの表面粗さ（ＩＤとＯＤの両方にとって）を有するものを含む。

【0037】

本発明では、バッキング支持体（例えば、上記のＬｉＭＯ_２円筒型ターゲットボディ（複数可）、管状バッキング支持体、及びこのターゲットとこのバッキング支持体を一緒に接合するよう配置されているバインダのような取付手段を含むスパッタリングターゲットアセンブリ）を有する１つ以上のＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）円筒型ターゲットボディ（複数可）を含む、スパッタリングターゲットアセンブリをやはり特徴とする。

【0038】

本発明では、セラミック粉末源及びバインダの湿式ミル粉砕後に形成される粒状物のＣＩＰ高密度成形、次いで、ＣＩＰ成形ボディの加熱処理物の脱脂及び焼結という二段階のような加熱処理によって、中空円筒型ターゲットボディなどの、平面型プレート成形体又は代替的な成形体のようなＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）ターゲットボディを形成する方法を特徴とする。

【0039】

本発明はまた、金属製円筒型管などのバッキング支持体と関連付けて薄膜材料をスパッタリングする際、及び接合材料により上記２つを接合する際に使用するのに好適なものとなるよう、本発明において形成されるＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）の中空円筒型ターゲットボディの正しい位置決めを含む方法を含む。好適な接合材料の一例は、スパッタリングシステムにおいて使用するため、ターゲットボディの内部とバッキングチューブの外側の表面を接合するよう、これらの２つの間に配置される、インジウム又はインジウム合金などの金属はんだを含む。

【0040】

本発明において、バッキング支持体に接合されている上記のもの（例えば、ＬｉＣｏＯ_２焼結ターゲットボディ（単数又は複数））などの１つ以上のターゲットボディを含む、スパッタリングターゲットアセンブリを形成する方法も特徴としている。以下に記載されている実施形態において、バッキング支持体に接合されているスパッタリングターゲットボディ又はセグメントは、円筒型ターゲットボディであるが、本技法は、１つ以上の平面型ターゲットボディを平面型バッキング支持プレートに接合するなどの、他のターゲットボディ成形体にやはり適している。下記のスパッタリングターゲットアセンブリ方法では、円筒型ターゲットボディ（単数又は複数）は、以下に説明されているような接合技法を使用して、好適な支持体（例えば、金属製管状支持体）に接合される：
以下：
ｉ）インジウム又はインジウム合金などの湿潤材料（一部の環境では、接合界面を増強するため、Ａｇ又はＮｉなどの追加的な中間層を有する又は有さない）より、円筒（例えば、ＬｉＣｏＯ_２円筒）のＩＤを湿潤（例えば、直接湿潤）すること、
ｉｉ）インジウム又はインジウム合金などの湿潤材料（一部の環境では、接合界面を増強するため、Ａｇ又はＮｉなどの追加的な中間層を有する又は有さない）より、バッキングチューブのＯＤを湿潤（例えば、直接湿潤）すること、
ｉｉｉ）円筒型スパッタリングターゲットアセンブリを形成するよう、ターゲットボディ（複数可）を対応するバッキング支持体に接合するために、追加的なインジウム又はインジウム合金などの、湿潤表面間の中間（例えば、円周方向の間隙充填）接合材料を準備すること（すなわち、バッキングチューブのＯＤと円筒のＩＤとの間の間隙を充填すること）、及び
ｉｖ）接合プロセスと併用した、誘発熱発生器を利用すること
を含む、接合技法による、円筒型形状の焼結ターゲットボディ（ＩＤ及び／又はＯＤの機械加工により微細化されるものなどのＩＤ及びＯＤを有する）を管状支持体などの好適なバッキング支持体への接合。

【0041】

本発明の一部の実施形態では、湿潤層形成（及び／又は追加の中間層）が、半径方向に十分に厚く、熱の適用時に容易に軟化する場合として、取付手段によって充填される中間間隙を設けていないバッキング支持体と比べて、ターゲットボディが直接、伸縮自在にスライディングすることを特徴とする。しかし、本発明において特徴とするＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）円筒型ターゲットボディの場合、ターゲットボディ（複数可）とバッキング支持体との間に円周方向の間隙を設ける接合技法を使用し、次いで間隙充填接合（取付け）材料を添加するのが好ましい。

【0042】

本発明は、ターゲット形成、ターゲットアセンブリ形成、並びにそれぞれの製造及び使用のどれも、本発明の主題を含む。例えば、本発明は、以下を含む：
Ａ）
中空円筒型スパッタリングターゲットボディにＬｉＭＯ_２材料源を構成すること
を含む、スパッタリングターゲットを形成するための方法。
Ｂ）中空円筒型スパッタリングターゲットボディを形作るために、冷間等方法（ＣＩＰ）で、ＬｉＭＯ_２材料を圧縮することを含む、Ａの中空円筒型スパッタリングターゲットボディを形成する方法。
Ｃ）１回のＣＩＰステップだけが、完成した円筒型スパッタリングターゲットボディの形成において実施される、Ｂの方法。
Ｄ）円筒型スパッタリングターゲットボディが、少なくとも１００ｍｍの軸長を有する、Ｂの方法。
Ｅ）軸長が１００ｍｍ〜１０００ｍｍである、Ｄの方法。
Ｆ）圧縮ＬｉＭＯ_２材料が、バインダ材料と一緒に圧縮される、Ｂの方法。
Ｇ）圧縮前に、ＬｉＭＯ_２材料に、湿式ミル粉砕が施される、Ｂの方法。
Ｈ）湿式ミル粉砕したＬｉＭＯ_２が、圧縮前にバインダと混合される、Ｇの方法（例示的なバインダは、ポリビニルアルコール及びポリ酢酸ビニルからなる群から選択されるものである）。
Ｉ）湿式ミル粉砕したＬｉＭＯ_２とバインダとの混合物にスプレードライが施されて、粒状物が形成される、Ｈの方法。
Ｊ）粒状物の総数の少なくとも７０％が、ＣＩＰ段階（より好ましくは、６０〜１００マイクロメートルの範囲中）において圧縮が施される、４０〜１２０マイクロメートルのサイズ（より好ましくは、６０〜１００マイクロメートルの範囲）を有する、Ｉの方法。
Ｋ）粒状物が金型に置かれて、ＣＩＰ圧縮が施される、Ｉの方法。
Ｌ）ＣＩＰ圧縮レベルが３０００〜４０００ｂａｒである、Ｋの方法。
Ｍ）ＣＩＰ圧縮が、２０〜３０℃（例えば、周囲温度のような）の温度範囲で行われる、Ｈの方法。
Ｎ）ＣＩＰの前に、ＬｉＭＯ_２材料が湿式ミル粉砕されて、ＣＩＰ段階のためＣＩＰ金型内に位置している粒状物を形成するよう、スプレードライされる、Ｂの方法。
Ｏ）湿式ミル粉砕されたＬｉＭＯ_２が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｌａ又はそれらの組合せからなる群からの金属として選択されるＭなどとの遷移金属酸化物材料の構成成分とて、Ｍを有する、Ｎの方法（例えば、Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎ、又はそれらの組合せなどの一次金属、並びにＴｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｌａ又はそれらの組合せを含めた、他のドーパント又は改変剤を含む）。例えば、Ｌｉ／Ｍの比は、変動して（例えば、化学量論又は非化学量論）所期の最終製品の属性及びスパッタリング装置の特徴に適合することができ、０．９０〜１．２５（０．９８〜１．０５のような）のＬｉ／Ｍ（例えば、Ｌｉ／Ｃｏ）原子比が、一部の実施形態の例示である。
Ｐ）ＣＩＰ方法において形成された成形体に焼結が施される、Ｋの方法。
Ｑ）バインダ材料が除去される脱脂段階、次いでその後の熱適用段階としての焼結を含む２段階加熱適用の一部として、焼結が実施される、Ｐの方法。
Ｒ）２段階加熱適用が、１２５〜６００℃の範囲でのバインダの除去段階、及び６００〜１０５０℃の範囲の焼結段階を含む、Ｑの方法（実施形態は、バインダの除去温度を超える焼結温度を特徴とする）。好ましい焼結温度範囲は、９５０〜１０５０℃、及びより好ましくは１０００〜１０５０℃であり、焼結温度は、例えば、３０００〜４０００ＢａｒのＣＩＰ圧力範囲、及びより好ましくは３０５０〜４０００Ｂａｒの後であることを特徴とする。
Ｓ）２段階加熱適用後に作製される焼結ボディが、ＬｉＣｏＯ_２材料を含むものとして、ＬｉＭＯ_２材料を有する、Ｑの方法。
Ｔ）焼結ボディの内径に湿潤材料供給して、湿潤スパッタリングターゲットボディを得ることを含む、Ｑの方法。
Ｕ）スパッタリングターゲットボディが、バイモーダル粒子パターンを有するよう形成される、Ａの方法。
Ｖ）バイモーダルパターンのピークのそれぞれが、４０マイクロメートル未満である、Ｕの方法。
Ｗ）スパッタリングターゲットボディが、４０μｍ未満の平均粒子サイズを有しており、湿式ミル粉砕が施される、セラミックＬｉＭＯ_２原料粉末から形成される、Ａの方法。
Ｘ）湿式ミル粉砕後のＬｉＭＯ_２材料が、０．１５〜２．０マイクロメートルの平均粒子サイズを有する、Ｗの方法（少なくとも１０／１の比に縮小されるもの（例えば、７〜８μｍという元の平均粒子サイズが、湿式ミル粉砕されて小さくされ、０．５＋／−０．３μｍのような０．１５〜１．０μｍ平均粒子サイズに縮小される））。
Ｙ）バインダが、中空円筒型スパッタリングターゲットボディへの構成するためのＬｉＭＯ_２粒状物材料源をもたらすよう、湿式ミル粉砕されたＬｉＭＯ_２粒子を含むスラリー中に含まれて、湿式ミル粉砕されたＬｉＭＯ_２と一緒にスプレードライする、Ａの方法。
Ｚ）ＣＩＰ圧縮ボディに焼結が施され、≧９０％となる密度を有する、Ｂの方法。
ＡＡ）パッキング支持体を用いて、ＡからＺにおいて説明されている方法で形成される、スパッタリングターゲットボディ（複数可）のうちの１つ以上を組み合わせることを含む、スパッタリングターゲットアセンブリを形成する方法。
ＢＢ）バッキング支持体が、１つ以上のスパッタリングターゲットボディの内径ＩＤと接合されている外径ＯＤを有する管型ボディである、ＡＡの方法。
ＣＣ）管型ボディのＯＤ及び１つ以上のスパッタリングターゲットボディのＩＤが、円周方向の間隙を画定し、管型ボディ及びスパッタリングターゲットボディ（複数可）が、円周方向の間隙内に接合材料を供給することにより接合される、ＢＢの方法。
ＤＤ）複数のスパッタリングターゲットボディが存在し、各々が、一般的なＣＩＰ方法で形成され、それぞれが、管型ボディに接合されている、ＣＣの方法。
ＥＥ）管型ボディに接合されているスパッタリングターゲットボディの各々が、ＬｉＣｏＯ_２を含む、ＤＤの方法。
ＦＦ）一緒にする方法が、１つ以上の誘導加熱器に熱を供給することを含む、ＡＡの方法。
ＧＧ）１つ以上のスパッタリングターゲットボディのまわりに導電性ラップを配置して、こうして、１つ以上の誘導加熱器のうちの少なくとも１つによって生じるエネルギーを受け取るように配置することを更に含む、ＦＦの方法。
ＨＨ）以下：
ｊ）ＬｉＭＯ_２粉末材料を形成させること又は外部調達すること、
ｋ）水性スリップにこの粉末を分散及び湿式ミル粉砕すること、
ｌ）スリップにバインダを導入すること、
ｍ）バインダを含むスリップを乾燥（例えば、スプレードライ）して粒状物を形成すること、
ｎ）粒状物を金型に充填すること、
ｏ）金型内の粒状物を冷間等方圧縮（ＣＩＰ）して、成形体を形成すること、
ｐ）金型からＣＩＰ高密度化成形体を取り出すこと、
ｑ）ＣＩＰ高密度化成形体を脱脂して焼結すること、
を含む、ＬｉＭＯ_２スパッタリングターゲットボディを形成する方法。
ＩＩ）スパッタリングターゲットボディの所望の構成に成形体を機械加工することを更に含む、ＨＨの方法。
ＪＪ）ＬｉＭＯ_２粉末材料が、ＬｉＣｏＯ_２粉末材料を含む、ＨＨの方法。
ＫＫ）ＣＩＰ成形が、３０００〜４０００ｂａｒの圧力範囲で行われる、ＨＨの方法。
ＬＬ）脱脂及び焼結した高密度化成形体が、≧９０％の密度値を有する、ＨＨの方法。
ＭＭ）脱脂及び焼結した高密度化成形体が、≦５ｋΩ−ｃｍの抵抗率を有する、ＬＬの方法。
ＮＮ）パッキング支持体を用いて、ＨＨにおいて形成されるスパッタリングターゲットボディを接合することを含む、スパッタリングターゲットアセンブリを形成する方法。
ＯＯ）バッキング支持体が、スパッタリングターゲットボディの内径ＩＤと接合されている外径ＯＤを有する管型ボディである、ＮＮの方法。
ＰＰ）管型ボディのＯＤ及びスパッタリングターゲットボディのＩＤが、円周方向の間隙を画定し、管型ボディ及びスパッタリングターゲットボディが、円周方向の間隙内に接合材料を供給することにより接合される、ＯＯの方法。
ＱＱ）複数のスパッタリングターゲットボディが存在し、各々が、ＣＩＰ高密度化方法により形成され、スパッタリングターゲットボディのそれぞれが管型ボディに接合されている、ＰＰの方法。
ＲＲ）管型ボディに接合されているスパッタリングターゲットボディの各々が、ＬｉＣｏＯ_２を含む、ＱＱの方法。
ＳＳ）接合する方法が、１つ以上の誘導加熱器に熱を供給することを含む、ＮＮの方法。
ＴＴ）１つ以上のスパッタリングターゲットボディのまわりに導電性ラップを配置して、こうして、１つ以上の誘導加熱器のうちの少なくとも１つによって生じるエネルギーを受け取るように配置されることを更に含む、ＳＳの方法。
ＵＵ）ＬｉＭＯ_２を含む中空円筒型ターゲットボディを備えた、スパッタリングターゲット。
ＶＶ）ＬｉＭＯ_２のターゲットボディがＬｉＣｏＯ_２を含む、ＵＵのスパッタリングターゲット。
ＷＷ）ターゲットボディの軸長が少なくとも１００ｍｍである、ＵＵのスパッタリングターゲット。
ＸＸ）ターゲットボディが、５〜４０マイクロメートルの平均粒径を有しており、≧９０％の相対密度範囲を有する、ＵＵのスパッタリングターゲット。
ＹＹ）平均粒径が５〜２０マイクロメートルである、ＸＸのスパッタリングターゲット。
ＺＺ）スパッタリングターゲットボディが、４０マイクロメートル未満の各ピークを有するバイモーダル粒子分布を有する、ＵＵのスパッタリングターゲット。
ＡＡＡ）ＬｉＭＯ_２がＬｉＣｏＯ_２を含む、ＸＸのスパッタリングターゲット。
ＢＢＢ）ターゲットボディが、２０マイクロメートル未満の各ピーク平均径ピークを有するバイモーダル粒子分布を有する、ＵＵのスパッタリングターゲット。
ＣＣＣ）ターゲットボディがＬｉＣｏＯ_２である、ＢＢＢのスパッタリングターゲット。
ＤＤＤ）ＵＵ〜ＣＣＣのスパッタリングターゲットボディ（複数可）のうちの１つ以上、及びターゲットボディ（複数可）を支持するバッキング支持体を含む、スパッタリングターゲットアセンブリ。
ＥＥＥ）バッキング支持体により１つ以上のスパッタリングターゲットボディを取り付ける取付けデバイス（例えば、はんだ、フエルト、エラストマー、粘着剤及び他の取付手段）を更に含む、ＤＤＤのスパッタリングターゲットアセンブリ。
ＦＦＦ）１つ以上のスパッタリングターゲットボディのそれぞれが、中空円筒型形状を有しており、バッキング支持体が、１つ以上のターゲットボディの内径ＩＤと接合されている外径ＯＤを有する管型ボディである、ＤＤＤのスパッタリングターゲットアセンブリ。
ＧＧＧ）管型ボディのＯＤ及び１つ以上のスパッタリングターゲットボディのＩＤが、円周方向の間隙を画定し、取付けデバイスが、円周方向の間隙内に配置されている接合材料を含む、ＦＦＦのスパッタリングターゲットアセンブリ。
ＨＨＨ）複数のスパッタリングターゲットボディが存在し、スパッタリングターゲットボディのそれぞれが管型ボディに接合されている、ＦＦＦのスパッタリングターゲットアセンブリ。
ＩＩＩ）管型ボディに接合されているスパッタリングターゲットボディの各々が、ＬｉＣｏＯ_２を含む、ＨＨＨのスパッタリングターゲットアセンブリ。
ＪＪＪ）１つ以上のスパッタリングターゲットボディのまわりに配置されている１つ以上の導電性ラップを更に含む、ＦＦＦのスパッタリングターゲットアセンブリ。

【0043】

上記の例示的な本発明の実施形態では、文字付けされた１つの例からそれより早い文字付けされた例に戻る参照は、様々となり得、詳しく説明され得る。例えば、例「Ｕ」の「Ａ」への参照は、単に「Ａ」というよりも「Ａ」から「Ｔ」のそれぞれであるよう詳しく説明され得、互いに可能な一貫した組合せは、上で提示されている例「Ａ」から「ＪＪＪ」に対する本発明の特徴である。

【0044】

本発明の実施形態
第１の態様から鑑みると、本発明は、以下の製品実施形態を更に提供することができる：
実施形態１：スパッタリングターゲットアセンブリにおける使用に適合したリチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディであって、この円筒型中空ターゲットボディは、バッキングチューブ上に接合される（及び、したがって接合に好適である）ようになされて、それによって、スパッタリングターゲットアセンブリが形成され、円筒型中空ターゲットボディは、相対密度値９０．０％以上、好ましくは９１．０％以上及び９９．８％以下を有しており、リチウム含有遷移金属酸化物は、バイモーダル粒子サイズ分布を含むマイクロ構造からなる、又はこれを有する、リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディ。

【0045】

≧９０．０％という（高い）相対密度を有するリチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディを実現することにより、このボディにおける空隙が最小化され、その結果、本発明による円筒型ターゲットボディが、その外部表面上に、耐性及び機械的強度の改善（９０％より低い相対密度を有する円筒型ターゲットボディと比べて）をもたらし、それによって、使用中（スパッタリング中）に、ノジュールの形成がスパッタリングターゲット表面の電気特性に影響を及ぼすので、有害であることが知られているスパッタリングターゲット表面におけるノジュール形成を誘発する、ターゲットの外部表面に再凝縮されるターゲットボディ表面からの粒子の放出を防止する。この効果／結果は、スパッタリングプロセス自体を支配する操作メカニズムを犠牲にする恐れがある。更に、空隙は、材料中に局所的に分布して、コーティング特性の不均質性［空隙を有するターゲットをスパッタリングする結果として］を誘発するので、ターゲット中の材料分布の局所不均質性の深刻な原因となる。その意味で、本発明において特許請求されている値などの高い相対密度を実現すると空隙がかなり低減され、こうして、好適な機械的特性及び組成特性を有する材料が得られ、スパッタリングターゲットとして、好ましくは最適な方法でその使用が可能になる。

【0046】

実施形態２：リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディは、５ｋΩｃｍ以下、好ましくは３ｋΩｃｍ以下、より好ましくは２ｋΩｃｍ以下の抵抗値を有する。

【0047】

ターゲットボディの高い抵抗率（すなわち、５ｋΩｃｍより高い抵抗率）は、局所アーク発生現象の形成にリンクしている。アーク発生現象は、微塵（スパッタリングボディの外部表面の微細破損に起因する）の量の増加が原因であり、これにより、スパッタリングに起因する基材のコーティング特性の均質性に悪影響を及ぼす。

【0048】

したがって、均質なコーティング特性を保証するよう、スパッタリング中の安定なプラズマコーティングプロセスを維持するため、低い抵抗率（すなわち、５ｋΩｃｍ以下、好ましくは３ｋΩｃｍ以下、より好ましくは２ｋΩｃｍ以下）が望ましい。

【0049】

高い密度は、電気絶縁体となる空隙がより少ないことに関連するので、抵抗率の低さは、高密度に直接、関連する。

【0050】

実施形態３：中空円筒型ターゲットボディのリチウム含有遷移金属酸化物は、１μｍ以上、好ましくは５μｍ、及び４６μｍ以下、より好ましくは４５μｍ、最も好ましくは４０μｍの平均粒径を有する。

【0051】

実施形態４：中空円筒型ターゲットボディのリチウム含有遷移金属酸化物は、５μｍ以上及び２０μｍ以下の平均粒径を有する。

【0052】

実施形態５：中空円筒型ターゲットボディのリチウム含有遷移金属酸化物は、バイモーダル粒子サイズ分布を有しており、バイモーダル粒子サイズ分布の各モード（又はピーク）は、５０μｍ以下、好ましくは４６μｍ、より好ましくは４０μｍ、更により好ましくは、３０μｍ以下、場合により２０μｍ以下の平均径の値に中心がある。

【0053】

実施形態６：リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディは、バイモーダル粒子サイズ分布を有しており、バイモーダル粒子サイズ分布の各モード（又はピーク）は、１μｍ以上、好ましくは５μｍ、及び２０μｍ以下、好ましくは２０μｍ未満の平均径の値に中心がある。

【0054】

実施形態７：中空円筒型ターゲットボディのリチウム含有遷移金属酸化物は、一般式：ＬｉＭＯ_２又はＬｉＭＭ’Ｏ_２（Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｌａ又は少なくとも１つのそれらの組合せからなる群から選択される遷移金属であり、Ｍ’は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｌａ又は少なくとも１つのそれらの組合せからなる群から選択されるドーパントである）を有する。

【0055】

実施形態８：中空円筒型ターゲットボディのＬｉＭＯ_２又はＬｉＭＭ’Ｏ_２リチウム含有遷移金属酸化物は、０．９０以上及び１．２５以下、好ましくは０．９８以上及び１．０５以下のＬｉ／Ｍ又はＬｉ／（Ｍ＋Ｍ’）原子比を有する。

【0056】

実施形態９：中空円筒型ターゲットボディのＬｉＭＭ’Ｏ_２リチウム含有遷移金属酸化物は、０．００１以上及び０．０５以下のＭ’／Ｍ原子比を有する。

【0057】

実施形態１０：中空円筒型ターゲットボディのＬｉＭＯ_２リチウム含有遷移金属酸化物は、一般式：ＬｉＣｏＯ_２を有する。

【0058】

実施形態１１：中空円筒型ターゲットボディのリチウム含有遷移金属酸化物は、１．００＋／−０．０１に等しいＬｉ／Ｃｏ比を有しており、好ましくはこの比は、１．００＋／−０．５０に等しく、より好ましくはこの比は、０．６０＋／−０．０１以上及び０．８０＋／−０．０１以下である。

【0059】

実施形態１２：リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする中空円筒型ターゲットボディは、０．２μｍ以上及び３．０μｍ以下の外部表面の粗さ及び／又は内部表面の粗さを有する。

【0060】

実施形態１３：リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする中空円筒型ターゲットボディは、２．５＋／−０．２５μｍに等しい外部表面の粗さ及び／又は内部表面の粗さを有する。

【0061】

実施形態１４：リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする中空円筒型ターゲットボディは、１００ｍｍ以上及び１０００ｍｍ以下、好ましくは１５０ｍｍ以上及び５００ｍｍ以下の軸長範囲を有する。

【0062】

実施形態１５：リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする中空円筒型ターゲットボディは、外径７５ｍｍ以上及び１７５ｍｍ以下、並びに内径５０ｍｍ以上及び１６０ｍｍ以下を有する。

【0063】

実施形態１６：リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする中空円筒型ターゲットボディは、１５００ｐｐｍ未満、好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満の汚染物混入率しか有していない。

【0064】

特定の実施形態１６の枠組みでは、リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする中空円筒型ターゲットボディは、少なくとも９９．９９５重量％、好ましくは９９．９９重量％、より好ましくは９９．９重量％の純度を有する。

【0065】

第２の態様から鑑みると、本発明は、以下の方法実施形態を提供することができる：
実施形態１７：リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディを製造する方法であって、
リチウム含有遷移金属酸化物材料、好ましくはリチウム含有遷移金属酸化物粉末を準備するステップ、
水溶液を準備するステップ、
撹拌下で、リチウム含有遷移金属酸化物材料又はリチウム含有遷移金属酸化物粉末と水溶液を接触させて、スラリーを形成するステップであって、リチウム含有遷移金属酸化物材料又はリチウム含有遷移金属酸化物粉末が、好ましくは、水溶液中に、均質に分散されるステップ、
スラリーを湿式ミル粉砕して、好ましくは、粉末／材料及び水溶液から作製される均質なスラリーを形成させるステップ、
スラリー中の少なくとも１つのバインダを撹拌下で添加して、少なくとも１つのバインダを含む均質スラリーにするステップ、
少なくとも１つのバインダを含むスラリーをスプレードライして、リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする粒状物を形成させるステップ、
冷間等方圧（ＣＩＰ）条件下で、中空円筒形状の金型中でリチウム含有遷移金属酸化物をベースとする粒状物を成形して、成形ボディを形成させるステップ、
成形ボディを加熱して、少なくとも１つのバインダを除去して、好ましくはバインダ不含の成形ボディを得るステップ（このステップは、本特許出願における脱脂ステップとも呼ばれる）、及び
加熱ステップ後に成形ボディを焼結して、バイモーダル粒子サイズ分布を含む又はこれからなるリチウム遷移金属酸化物のマイクロ構造にあるリチウム含有遷移金属酸化物の円筒型中空ターゲットボディを得るステップ
を含む、方法。

【0066】

場合により、実施形態１７のプロセスにおいて、リチウム含有遷移金属酸化物材料は、４０μｍ未満のメジアン粒子サイズを有する粉末形態で供給される。

【0067】

実施形態１８：本方法は、円筒型中空ボディを機械加工して、１００ｍｍ以上及び１０００ｍｍ以下の軸長範囲、７５ｍｍ以上及び１７５ｍｍ以下の外径、並びに５０ｍｍ以上及び１６０ｍｍ以下の内径で成形する第１のステップを含む。

【0068】

実施形態１９：本方法は、円筒型中空ボディを機械加工して、０．２μｍ以上及び３．０μｍ以下の外部表面及び／又は内部表面の粗さで成形する、第２のステップを含む。

【0069】

実施形態２０：焼結ボディを機械加工する第１及び第２のステップは、同時に又は逐次に行うことができる。

【0070】

実施形態２１：リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする粒状物を成形するステップは、２０００〜４０００ｂａｒｓの間、より好ましくは３０００〜４０００ｂａｒの間の圧力範囲のＣＩＰ下で行われる。

【0071】

実施形態２２：成形するステップは、２０℃〜３０℃の間の範囲の温度で行われる。

【0072】

実施形態２３：湿式ミル粉砕ステップは、４０μｍ〜１２０μｍの間のサイズを有する粒状物の総数の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％を占めるリチウム含有遷移金属酸化物をベースとする粒状物を得るよう行われる。

【0073】

実施形態２４：少なくとも１つのバインダを除去するための加熱ステップは、１５０℃以上及び６００℃以下の第１の温度で、好ましくは連続的に行われ、焼結ステップは、第１の温度超及び１１００℃以下、より好ましくは１０５０℃以下である第２の温度で、好ましくは連続的に行われ、焼結の第２の温度は、好ましくは６００℃超である。より好ましくは、加熱ステップ及び焼結ステップは、加熱ステップから焼結ステップへの円滑な移行の間に行われる中断及び温度の低下がないように、加熱ステップと焼結ステップとの間の連続的な移行を含めて、連続的及び逐次に行われる。

【0074】

実施形態２５：成形ボディを加熱するステップは、１０時間以上及び２５時間以下、好ましくは１２時間以上及び２５時間以下の第１の期間Ｐ１の間に、好ましくは連続的に行われる。

【0075】

好ましくは、加熱するステップは、順番に行われ、
ａ）第１の周囲段階温度ＳＴ１又はＴ_ａｍｂ．（第１の周囲温度は、２０℃〜３０℃の間の範囲で含まれる）から第２段階温度ＳＴ２（１５０℃≦ＳＴ２≦３００℃、好ましくはＳＴ２＝２５０℃）まで、好ましくは連続的に成形ボディを加熱する第１のステップであって、第１の加熱するステップが、３時間以上及び５時間以下、好ましくは３．７５時間に等しい第２の期間Ｐ２の間で好ましくは適用される、ステップ、
ｂ）２時間以上及び５時間以下、好ましくは３時間に等しい第３の期間Ｐ３の間に、第２段階温度ＳＴ２で、好ましくは連続的に成形ボディを加熱する第２のステップ、
ｃ）５時間以上及び１０時間以下、好ましくは８時間に等しい、より好ましくは９時間に等しく、最も好ましくは、８〜９時間の間で規定された範囲で含まれる第４の期間Ｐ４の間に、第２段階温度ＳＴ２に等しい第３段階温度ＳＴ３（その結果、ＳＴ３＝ＳＴ２となる）から第４の段階温度ＳＴ４まで（ＳＴ４＞ＳＴ３であり、４００℃≦ＳＴ４≦６００℃であり、好ましくはＳＴ４＝５００℃である）、好ましくは連続的に成形ボディを加熱する第３のステップ、
ｄ）２時間以上及び５時間以下、好ましくは３時間に等しい第５の期間Ｐ５の間、第４の段階温度ＳＴ４で、好ましくは連続的に成形ボディの加熱を維持し、こうして、少なくとも１つのバインダが除去された（加熱）成形ボディが得られる、第４のステップ
を含む。

【0076】

実施形態２６：ステップａ）、ｃ）及びｄ）が任意選択である、実施形態２５に記載の方法。

【0077】

実施形態２７：成形ボディを焼結ステップは、２０時間以上及び３１時間以下の第６の期間Ｐ６の間に、好ましくは連続的に行われる。

【0078】

好ましくは、焼結ステップは、順番に行われ、
ａ）第４段階温度ＳＴ４から第５段階温度ＳＴ５（ＳＴ５＞ＳＴ４及び好ましくは６００℃≦ＳＴ５≦８００℃、好ましくはＳＴ５＝７５０℃）まで、好ましくは連続的に成形ボディを焼結する第１のステップであって、第１の焼結ステップが、好ましくは、１時間以上及び３時間以下、好ましくは２時間に等しい第７の期間Ｐ７の間に、好ましくは適用される、ステップ、
ｂ）第５段階温度ＳＴ５から第６段階温度ＳＴ６（ＳＴ６＞ＳＴ５及び９００℃≦ＳＴ６≦１１００℃、好ましくは１０００℃≦ＳＴ６≦１１００℃、より好ましくはＳＴ６＝１０２５℃）まで、好ましくは連続的に成形ボディを焼結する第２のステップであって、第１の焼結ステップが、好ましくは、８時間以上及び１０時間以下、好ましくは９時間に等しい第８の期間Ｐ８の間に、好ましくは適用される、ステップ、
ｃ）１０時間以上及び１６時間以下、好ましくは１５時間に等しい第８の期間Ｐ８の間に、第６段階の温度ＳＴ６において、好ましくは連続的に、成形ボディを焼結して、焼結した成形ボディを得る、第３のステップ、
ｄ）１時間以上及び２時間以下、好ましくは１．５時間に等しい、より好ましくは１．７５時間に等しい、第９の期間Ｐ９の間、第６段階の温度ＳＴ６から第７の段階温度ＳＴ７（ＳＴ７＜ＳＴ６及び５００℃≦ＳＴ７≦７００℃、好ましくはＳＴ７＝６００℃）まで、好ましくは連続的に、成形ボディを加熱する第４のステップ
を含み、
場合により、実施形態２７のステップｄ）の後に、焼成する第４のステップの後に行われる、冷却するステップｅ）が続き、成形ボディ（又は焼結した成形ボディ）の、好ましくは連続的に行われる冷却ステップは、第７段階の温度ＳＴ７から、又は第６段階の温度ＳＴ６から第８段階の温度（ＳＴ８＝Ｔ_ａｍｂ．（周囲温度であるＴ_ａｍｂ．は、２０℃〜３０℃の間、好ましくは２５℃に等しいと規定された範囲で構成する）まで行われる。

【0079】

特に、焼結した成形ボディを冷却するステップｅ）は、２時間〜３時間の間、好ましくは２．５時間の第１０期間Ｐ１０の間に行われる。

【0080】

実施形態２７において、ステップａ）、ｂ）、ｄ）及びｅ）は、任意選択である。

【0081】

実施形態２８：湿式ミル粉砕ステップが行われて、０．１５μｍ以上及び２．０μｍ以下、好ましくは０．１５μｍ以上及び１．０μｍ以下、更により好ましくは０．１５μｍ以上及び０．８μｍ以下、最も好ましくは０．５μｍ＋／−０．３μｍに等しい、メジアン粒子サイズを有する粒子粉末が懸濁する。

【0082】

実施形態２９：湿式ミル粉砕ステップが行われて、バイモーダル粒子サイズ分布を有する粒子粉末の懸濁をもたらし、第１のモード（又はピーク）は、０．１μｍ〜０．３μｍ、好ましくは０．１５〜０．２５μｍの間を含む第１の粒子サイズ値に中心があり、第２のモード（又はピーク）は、１．０μｍ〜７．０μｍの間を含む第２の粒子サイズ値に中心がある。

【0083】

実施形態３０：湿式ミル粉砕ステップが行われて、３０ｃＰ以上及び１２０ｃＰ以下、好ましくは３０ｃＰ以上及び１００ｃＰ以下の粘度を有するスラリーが得られる。

【0084】

実施形態３１：少なくとも１つのバインダを添加するステップが行われて、２５ｃＰ以上及び１２５ｃＰ以下、好ましくは３０ｃＰ以上及び１００ｃＰ以下の粘度を有するスラリーが得られる。

【0085】

実施形態３２：少なくとも１つのバインダは、リチウム含有遷移金属酸化物材料又はリチウム含有遷移金属酸化物粉末の０．２５重量％〜３．０重量％によって表される量でスラリーに添加される。

【0086】

実施形態３３：焼結ステップは、５μｍ以上及び４０μｍ以下の平均粒径を有する、リチウム含有遷移金属酸化物をもたらす。

【0087】

あるいは、中空円筒型ターゲットボディのリチウム含有遷移金属酸化物は、５μｍ以上及び４６μｍ以下、より好ましくは４５μｍ、最も好ましくは４０μｍの平均粒径を有する。

【0088】

実施形態３４：焼結ステップは、５μｍ以上及び２０μｍ以下の平均粒径を有するリチウム含有遷移金属酸化物をもたらす。

【0089】

実施形態３５：焼結ステップは、バイモーダル粒子サイズ分布を表すリチウム含有遷移金属酸化物をもたらし、バイモーダル粒子サイズ分布の各モード（又は、ピーク）は、５０μｍ以下、好ましくは４０μｍ、より好ましくは３０μｍ以下、最も好ましくは２０μｍ以下の平均径の値に中心がある。

【0090】

好ましくは、中空円筒型ターゲットボディのリチウム含有遷移金属酸化物は、バイモーダル粒子サイズ分布を有しており、バイモーダル粒子サイズ分布の各モード（又はピーク）は、５０μｍ未満、好ましくは４６μｍの平均径の値に中心がある。

【0091】

実施形態３６：焼結ステップは、バイモーダル粒子サイズ分布を表すリチウム含有遷移金属酸化物をもたらし、このバイモーダル粒子サイズ分布の各モード（又は、ピーク）は、５μｍ以上及び２０μｍ以下、好ましくは２０μｍ未満の平均径の値に中心がある。

【0092】

実施形態３７：本方法は、一般式：ＬｉＭＯ_２又はＬｉＭＭ’Ｏ_２を有するリチウム含有遷移金属酸化物粉末をもたらすステップを含み、Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｌａ又は少なくとも１つのそれらの組合せからなる群から選択される遷移金属であり、Ｍ’は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｌａ又は少なくとも１つのそれらの組合せからなる群から選択されるドーパントである。

【0093】

実施形態３８：本方法は、０．９０以上及び１．２５以下、好ましくは０．９８以上及び１．０５以下のＬｉ／Ｍ又はＬｉ／（Ｍ＋Ｍ’）原子比を有する、リチウム含有遷移金属酸化物粉末をもたらすステップを含む。

【0094】

実施形態３９：本方法は、０．００１以上及び０．０５以下のＭ’／Ｍ原子比を有する、リチウム含有遷移金属酸化物粉末をもたらすステップを含む。

【0095】

実施形態４０：本方法は、一般式：ＬｉＣｏＯ_２として有する、リチウム含有遷移金属酸化物粉末をもたらすステップを含む。

【0096】

実施形態４１：本方法は、一般式：ＬｉＣｏＯ_２として有するリチウム含有遷移金属酸化物粉末もたらすステップを含み、Ｌｉ／Ｃｏ比は、１．０＋／−０．０１に等しく、好ましくはこの比は１．０＋／−０．５０に等しく、より好ましくはこの比は０．６０＋／−０．０１以上及び０．８０＋／−０．０１以下である。

【0097】

実施形態４２：本方法は、≧９０．０％、好ましくは９１．０％〜９９．８％の間の相対密度値を有する、リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディを製造するのに好適である。

【0098】

実施形態４３：本方法は、５ｋΩｃｍ以下、好ましくは３ｋΩｃｍ以下、より好ましくは２ｋΩｃｍ以下の抵抗値を有する、リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディを製造するのに好適である。

【0099】

実施形態４４：本方法は、実施形態１〜１７のいずれかによる、リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディを製造するのに好適である。

【0100】

第３の態様から鑑みると、本発明は、以下の使用実施形態を提供することができる：
実施形態４５：スパッタリングターゲットアセンブリにおいて、実施形態１〜１７のいずれかによる、リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする円筒型中空ターゲットボディの使用。スパッタリングターゲットアセンブリが、
実施形態１〜１７のいずれかに記載の円筒型中空ターゲットボディ、及び
その上に円筒型中空ターゲットが装着されるバッキングチューブ
を含む。

【0101】

本発明の枠組みでは、用語「粒子」は、結晶子として解釈することができ、マイクロ構造は、結晶子を含有する多結晶性マイクロ構造であり、結晶子は、サイズ及び配向が変わる可能性がある。

【0102】

このような文脈では、リチウム含有遷移金属酸化物は、バイモーダルサイズ分布を有する、マイクロ構造の粒子を含有する少なくとも１つのドーパントにより、場合によりドープされた、金属酸化物を含有する。

【0103】

更に、本発明の文脈では、用語「混入物質」とは、不可避の不純物と見なされる任意の元素又は元素の群を指す。このような混入物質は、例えば、この例に限定されないが、少なくとも、本発明による方法の加熱ステップの後、又は加熱ステップ及び焼結ステップの後に残るバインダである。

【0104】

別の汚染物質は、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする粉末中のＣｏ_２Ｏ_３相とすることができる。

【0105】

不純物又は混入物質は、本発明の枠組みにおいて、（化学）組成物又は材料化合物中に存在する、不可避の望ましくない化合物又は元素として見なされる。

【0106】

このような文脈では、本発明によるリチウム含有遷移金属酸化物をベースとする中空円筒型ターゲットボディに含まれるバインダは、リチウム含有遷移金属酸化物をベースとする中空円筒型ターゲットボディの総重量に対して、１５００ｐｐｍ未満、好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満の割合しか存在していないことが考えられ得る。

【0107】

更に、本発明の枠組みにおいて、用語「均質な／均質に」とは、ここでは、液相中に含有する固相が、沈降物、堆積物又は一様な沈殿物という形態でこの液相中に存在しないということを指す。

【0108】

更に、上記の本実施形態において、以下の用語を考えるべきである：
「ターゲットセグメント」
「ターゲットボディ」
「ターゲットボディ円筒」
「円筒型（又は回転）ターゲットボディ」
「円筒型（又は回転）ターゲットセグメント」
「円筒型スパッタリングターゲットボディ又はセグメント」
「円筒型中空ターゲットボディ」、及び類似表現
は、本発明の文脈では、実施例を含めた、「本発明を実施するための形態」において同義と見なされる。

【0109】

本発明は、上記実施形態の形態に限定されるものではなく、多数の変更が、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、なされ得ることが理解される。

【図面の簡単な説明】

【0110】

【図1】ターゲットボディとして使用するための、成形されたグリーンセラミック片の多段階脱脂及び焼結に関する、温度対時間プロファイルのグラフである（ｙ／縦軸：温度（℃）；ｘ／横軸：時間（時））。

【図2A】本発明により作製した焼結後セラミック成形ボディのＳＥＭ顕微鏡写真である。

【図2B】本発明により作製した焼結後セラミック成形ボディのＳＥＭ顕微鏡写真である。

【図3】表Ｂにおいて参照されている複数のＬｉＭＯ_２源の例のミル粉砕後粒子サイズ分布のグラフである（ｙ／縦軸：相対重量；ｘ／横軸：粒子径（μｍ））。

【図4】外部調達したＬｉＭＯ_２セラミック粉末材料の一例を示すＣｅｌｌｃｏｒｅ（登録商標）Ｄ５セラミック粉末の粉末Ｘ線ディフラクトグラムである（ｙ／縦軸：強度（カウント数）；ｘ／横軸：２シータ（°））。

【図5A】Ｃｅｌｌｃｏｒｅ（登録商標）Ｄ５源又は前駆体セラミック粉末に基づくＣＩＰ高密度化されている焼結ターゲットボディ区域の元の画像である。

【図5B】図５Ａに示されている、ＣＩＰ高密度化されている焼結ターゲットボディ区域の加工済み画像である。

【図5C】図５Ｂにおける加工済み画像から導かれる粒子サイズ分布を示す。図５Ｃでは、ｙ／縦軸は円相当径（μｍ）であり、ｘ／横軸は面積（１０＝^−３μｍ^２）である。

【図5D】Ｃｅｌｌｃｏｒｅ（登録商標）Ｄ５源又は前駆体セラミック粉末に基づくＣＩＰ高密度化されている焼結ターゲットボディの別の区域の元の画像である。

【図5E】図５Ｄにおける加工済み画像から導かれる別の粒子サイズ分布を示す。図５Ｅでは、ｘ／横軸は円相当径（μｍ）であり、ｙ／縦軸は面積（１０^−３μｍ^２）である。

【図5F】図５Ｅのデータから導かれる粒子サイズ分布を示す。図５Ｆでは、ｘ／横軸は円相当径（μｍ）であり、ｙ／縦軸は面積（１０^−３μｍ^２）である。

【図6】円筒型スパッタリングターゲットアセンブリの等角図である。

【図7】円筒型スパッタリングターゲットアセンブリの側面図である。

【図8】図７における線８−８に沿って得た断面図である。

【図9A】正面図及び上面図のそれぞれの方向における、セラミック製中空円筒スパッタリングターゲットセグメントをそのバッキングチューブに接合するための慣用的な順序を示している。

【図9B】正面図及び上面図のそれぞれの方向における、セラミック製中空円筒スパッタリングターゲットセグメントをそのバッキングチューブに接合するための慣用的な順序を示している。

【図10A】本発明の接合技法における特徴的なステップの一部を示す図である。

【図10B】本発明の接合技法における特徴的なステップの一部を示す図である。

【図10C】本発明の接合技法における特徴的なステップの一部を示す図である。

【図11】露出外側表面を有するスパッタリングターゲットに関して、組み立てられる準備の整った状態に形成した後の、代表的な中空円筒型ＬｉＭＯ_２ターゲットボディを示している。

【図12A】この実施形態において、ターゲットボディの露出外径表面まわりの半透明保護ラップである、保護ラップを追加した後の図１１のターゲットボディを示している。

【図12B】保護ラップの被覆及びテープ保持ラミネート加工を有する、図１２Ａにおけるターゲットボディの部分の概略図である。

【図13A】図１２Ａの既に保護ラッピングされた円筒のまわりに導電性ラップの適用を開始した第１の図である。

【図13B】中間の保護ラップの被覆及びターゲットボディのその部分全体を被覆している外側導電性ラップを有する、図１３Ａにおける、ターゲットボディの部分の概略図であり、それぞれが、テープ保持手段を有する。

【図14】代わりの視点からの、図１３Ａにおいて示されているものであり、導電性ラップが、図１２Ａの保護されている円筒型ターゲットボディの周囲に螺旋に巻き付けられている。

【図15】本発明における誘導加熱の初期段階を示しており、誘導加熱器が、図１０Ｃに示されている、保護及び導電性材料によりラッピングされているターゲットボディ全体に配置されている。

【図16】誘導加熱器を第１のターゲットセグメントから離れて再配置する前に、下側に配置されている第１のターゲットボディの上のバッキングチューブ上に第２のターゲットボディの円筒又はターゲットセグメントを追加した図であり、第２のターゲットセグメントはやはり、図１０Ｃにおいて示されているラップを有する。

【図17】図１６の配置を示しているが、誘導加熱器が、第１及び第２のターゲットボディの制御された軸方向のグラジエント誘導加熱をするための第２のターゲットボディに再配置されている図である。

【図18】一般的なバッキングチューブ上に複数の接合されたターゲットボディを有する完成ターゲットボディアセンブリであって、誘導加熱器が除去されて、導電性ラップ及び保護ラップが依然として所定の位置にある、完成ターゲットボディアセンブリを示す図である。

【図19】湿潤層パターンを有する、バッキングチューブの配列を例示する正面概略図である。

【図20】湿潤層パターンを有する、バッキングチューブの配列を例示する別の正面概略図である。

【図21】図１１の概略図である。

【図22】図１２Ａの概略図である。

【図23】図１３Ａの概略図である。

【図24】図１４の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0111】

本発明の実施形態は、中空の円筒形状をした焼結ＬｉＭＯ_２（例えば，ＬｉＣｏＯ_２）セラミック製スパッタリングターゲットボディのような、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）セラミック製スパッタリングターゲットボディを高密度化するためのＣＩＰをベースとする方法を含む。

【0112】

本発明におけるＣＩＰをベースとする方法は、以下を含む方法を含む。
ａ）適切な特徴のＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）粉末を形成又は外部調達すること、
ｂ）水性スリップに原料粉末を分散及びミル粉砕（湿式ミル粉砕のような）（すなわち、スラリー）すること、
ｃ）スリップにバインダを導入すること、
ｄ）スリップを乾燥（例えば、スプレードライ）して粒状物を形成すること、
ｅ）適切に設計されて寸法にした金型（ポリマーがライニングされている金型のような）に粒状物を充填すること、
ｆ）粒状物を冷間等方圧縮（ＣＩＰ）して、成形体を形成すること、
ｇ）成形体を脱脂（有機バインダを燃焼し尽くす）及び焼結して、焼結成形体を形成すること（例えば、２段階焼成段階）。好ましい技法は、脱脂と焼結の両方に関する、１度限りの一般的な加熱器アセンブリ手法を使用することであるが、本発明の実施形態は、一般的な加熱器アセンブリ又は第２の異なるアセンブリのどちらかにおいて、ある時間に脱脂すること及び別の時間に焼結することを含む。
ｈ）成形体を所望の寸法に機械加工すること、又は他には微細化する（焼結後、まだ好適な構成にない場合）こと。

【0113】

ａ）適切な特徴を有するＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）粉末の形成又は外部調達
ＬｉＭＯ_２粉末は、熱水成長、ゾル−ゲル、共沈殿及び固相反応を含めた方法の範囲によって調製することができる。Ｌｉ含有量は、本発明において関連する焼結セラミック製スパッタリングターゲットの潜在的な用途の１つである、Ｌｉバッテリーにおいて特徴的な薄膜などのスパッタリングした薄膜の性能における基準である、得られた材料の電子的及びイオン伝導性に影響を及ぼすことが知られている。粉末は、セラミック材料において特徴的なＬｉ及び金属Ｍに対して化学量論関係又は非化学量論関係を更に特徴とすることができる。

【0114】

本発明の一実施形態では、本方法は、以下に記載する「外部調達した」ＬｉＭＯ_２セラミック粉末に類似した品質を有するＬｉＭＯ_２粉末を形成するステップを含み、このような形成のための好適な技法は、米国特許第５，９５５，０５１号、米国特許第８，３０３，８５５号、米国特許第８，３３７，７２７号、米国特許第８，６０８，９８７号及び米国特許公開第２０１２／２７０１０４号に記載されている。

【0115】

ａ）に対する本発明の代替的実施形態としては、好適な供給業者からのＬｉＣｏＯ_２セラミック粉末材料などのＬｉＭＯ_２材料の外部調達が挙げられ、本発明の実施形態は、本出願人（Ｕｍｉｃｏｒｅ ｃｏｍｐａｎｙ）のビジネスユニットである、Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能な「Ｃｅｌｌｃｏｒｅ」（登録商標）リチウムコバルト酸化物粉末の使用を特徴とする。「Ｃｅｌｌｃｏｒｅ」（登録商標）Ｄ５は、組成：Ｌｉ_１．００Ｃｏ_１．００Ｏ_２．００を有する。場合により、「Ｃｅｌｌｃｏｒｅ」（登録商標）Ｄ５は、異なる組成物を有することができ、
好ましくは、Ｌｉ／Ｃｏ比は、０．５０±０．０１以上、及び１．５０±０．０１以下である、
より好ましくは、Ｌｉ／Ｃｏ比は、１．００±０．０１に等しい、
特に、Ｌｉ／Ｃｏ比は、０．６０±０．０１に等しい、又は０．８０±０．０１に等しい。

【0116】

ａ）に関する本発明の実施形態は、以下の表Ａにおいて設計されている以下のＤ５及びＤ２０リチウムコバルト二酸化物セラミック原料粉末であるＣｅｌｌｃｏｒｅ（登録商標）材料のいずれか１つ若しくは両方の外部調達、又は以下の表Ａ中の指定材料の組合せを含む。

【0117】

【表1】

【0118】

表Ａにおいて、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０の値は、レーザー光散乱分析などの粒子サイズ分布を決定する従来の方法により得られる一方、表面積は、慣用的なＢＥＴ技法により測定される。タップ密度の値は、例えばＡＳＴＭ Ｂ５２７方法により得られる。

【0119】

Ｘ線回折の強度の値：
Ｃｅｌｌｃｏｒｅ（登録商標）Ｄ５原料の粉末Ｘ線回折パターンが、図４に示されている。鋭いピークは、材料の結晶化度のレベルが高いことを示している。低温度（ＬＴ−ＬｉＣｏＯ_２）における処理によって得られたＬｉＣｏＯ_２は、＜４４０＞平面に対応する、２θが６３°における単一反射を示す、立方晶スピネル型構造（Ｆｄ３ｍ）を採ることが知られている。４００℃を超える温度まで加熱すると、ＬｉＣｏＯ_２は、菱面体対称（Ｒ３ｍ）の層化型構造（ＨＴ−ＬｉＣｏＯ_２）に遷移する。この変換により、＜４４０＞反射は、層化構造の＜１０８＞及び＜１１０＞平面に対応する一組の反射に分割される。これらの反射は、Ｄ５原料でははっきりと明白である。Ｃｏ_３Ｏ_４の＜２２０＞平面に特徴的な２θ−３１°に強度がないことは、Ｄ５原料中にこの混入物質相がないことを示している。とりわけ、＜１０４＞平面のピーク強度は、＜１０１＞平面のピーク強度よりもかなり大きい。＜１０１＞及び＜１０４＞反射の相対強度は、これらの平面の優先配向を示すことが報告されている。ＲＦスパッタリング中、ＬｉＣｏＯ_２の堆積及び結晶化の間に酸素が豊富な雰囲気であると、酸素が豊富な平面の配向となるのが有利になり、＜１０４＞反射に対する＜１０１＞の相対強度が向上することが報告されている。薄膜の結晶の配向は、Ｌｉの移動速度に影響を及ぼすことが知られており、＜１１０＞平面の配向は、特に、有益である。

【0120】

ｂ）分散及びミル粉砕
以下で説明する理由のため、本発明の好ましい実施形態は、外部調達した又は形成させたＬｉＭＯ_２粉末をミル粉砕／分散するための湿式ミル粉砕手段を使用する、湿式ミル粉砕方法を特徴とする。好適な湿式ミル粉砕手段としては、例えば、内部撹拌式高エネルギー媒体ミル若しくは回分磨砕器（例えば、Ｕｎｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓモデル１−Ｓ）、又はＢｕｅｈｌｅｒ ＡＧ（例えば、ＳｕｐｅｒＴｅｘモデルＦＳＴＸ５）によって供給されるものなどの連続水平式媒体ミル、又は同様のミル粉砕手段が挙げられる。本発明において特徴的な湿式ミル粉砕処理は、ＣＩＰ高密度化する好適な材料の形成、及び続く焼結ターゲットボディの形成において従来技術で利用される乾式ミル粉砕方法よりも利点をもたらすことが見いだされた。例えば、本発明において特徴的な外部調達されている材料の湿気器ミル粉砕処理に比べて、せん断力及び衝撃力により加熱される粒子及び媒体表面に由来するエネルギー散逸（すなわち、熱伝播）の可能性が改善される。これは、水の高い熱容量のため、水などの流体によって促進される。適切な分散剤と併用される、スラリー中の帯電粒子を効率よく安定化してその分散を維持する水の能力はまた、そうでない場合、凝集をもたらすことになると思われる、接触表面からの微細物の一層効率的な除去を可能にする。これらの要因は、所望の粒子サイズ分布の一層迅速かつ効率的な生成をもたらして、得られた高密度化ターゲットボディにおける適切な設定を容易にすることができる（例えば、得られたターゲットボディにおける、有利な平均粒子サイズ、粒子関係（例えば、バイモーダル設定）及び粒子パターン（高密度化後の粒子の様々な相互関係の達成））。

【0121】

本発明の実施形態では、所望（例えば、特徴とする）のセラミック粉末の取得後、この粉末に、好ましくは水性スリップ（すなわち、湿潤スラリー）中で分散及びミル粉砕ステップが施される。実施形態は、所望のスラリーの形成と一緒に、分散剤、粘度調節剤及び消泡剤（すなわち、これらの添加物のうちの１つ以上）などの添加物を含み、「複数の」とは、上記で一覧表示した添加物の利用可能なすべての部分組合せ又は全部の組合せを言う。

【0122】

本発明の実施形態は、脱イオン水及び分散剤の混合、並びにｐＨを塩基性物質（例えば、ＮＨ_４ＯＨ溶液）の添加などによって、１１＋／−０．５の範囲に調節することを特徴とする水性回分式ミル粉砕方法を含む。この技法は、固体含有量を最大化することを可能にしつつ、スラリーの粘度及びこれからの粒子の沈殿を最小化し、これにより、その後のスプレードライステップの効率及び生産性、並びに得られた所望の高密度化（好適な粒子配置を有する）ターゲットボディの形成におけるこうしたスプレードライ粒状物のその後の使用が促進される。

【0123】

ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）セラミック粉末の好適な分散剤は、合成ポリ電解質である。分散剤の重量％は、ＬｉＭＯ_２固体に対して、好ましくは０．２５〜３％、より好ましくは１．５〜２．５％、最も好ましくは（多数の分散性材料の場合）２％の範囲で好ましくは設定される。例えば、上記のものなどの分散剤は、ＬｉＣｏＯ_２固体に対して、２重量％の量で、例えば混合槽中で、好ましくは供給される。

【0124】

同様に、混合したＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）セラミック粒子及び水性スラリーの場合、プロセスのミル粉砕段階及び分散段階に連携して、消泡剤が好ましくは供給される。消泡剤の添加物を使用して、発泡体の形成を予防する、又はこれを加えて、既に形成している発泡体を破壊する。一般的に使用される消泡剤は、不溶性油、ポリジメチルシロキサン及び他のシリコーン、ある種のアルコール、ステアレート及びグリコールである。既に確立されているＬｉＭＯ_２粉末の組成物により、脱脂時に完全に放出される消泡剤の使用は、化学純度を維持するのに非常に望ましい。典型的な消泡剤の場合、消泡作用を達成するには、回分に対して数滴しか必要としない。ｎ−オクタンが、混合及び湿式ミル粉砕の間に、ＬｉＭＯ_２スラリーを消泡するのに特に有用であることが見いだされており、必要に応じて添加される。

【0125】

スラリーは処理されて、所望の粘度が得られ（例えば、３０〜１２０ｃＰ、及びより好ましくは３０〜１００ｃＰの範囲）、それぞれは、例えば、分散剤の量及びｐＨを調節することにより実現され、それによって、以下で記載するスプレードライ段階において使用するのに十分に適した、十分に低い粘度レベルが得られ、これにより、例えば、ＣＩＰ高密度化ターゲットボディにおいて、所望の属性の実現が促進される。好適なミル粉砕時間は、上記のような機器を使用して、３〜４時間であり、明記した粘度レベルの到達に向けた目標を伴って、例えば、様々な機器及び回分サイズを受け入れるよう変更を行うことができる。

【0126】

更に、スラリーミル粉砕は、外部調達した７〜８マイクロメートルのＬｉＣｏＯ_２平均粒子サイズを低下させて、０．５＋／−０．３μｍのような０．１５〜１．０μｍとなる低下した平均粒子サイズ（例えば、本発明において、低下が１０／１〜２０／１の低下比（又は、それ超の比）であることを特徴とする）とにするなどの、外部調達したＬｉＭＯ_２原料粉末の粒子サイズの低下を実現する手段である。ミル粉砕中に、ＣＰＳディスク遠心式粒度分布測定装置（モデルＤＣ１２０００）によって決定される、上述の０．５マイクロメートルという例示的な目標値などの、ｄ５０目標値を有する時間などに、試料を周期的に採集する。

【0127】

本発明の実施形態は、元の状態から、粒子サイズの値のバイモーダル分布を示すより小さな粒子への、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）セラミック粉末源のミル粉砕を更に含む。すなわち、本発明の実施形態（例えば、３〜４時間のミル粉砕時間を含むもの）では、ミル粉砕により、ＬｉＭＯ_２（ＬｉＣｏＯ_２）のバイモーダル分布となる。バイモーダル分布は、より長いミル粉砕時間により消散することができるが、本発明の実施形態は、このような延長したミル粉砕時間を回避する（ミル粉砕プロセスの生産速度において、一層一貫した平均粒子サイズの生成が可能であるにもかかわらず）。

【0128】

ｃ）バインダの添加
好ましくは効率的なミル粉砕及び分散後の時間において、以下で記載されているＣＩＰをベースとする高密度化において使用するためのバインダの添加段階が実施される。好ましくは、バインダの添加段階は、ミル粉砕段階及び分散段階の完了後になり、バインダは、材料の凝集を回避する条件での、好適に設計されている混合槽システムにおけるスラリー中の分散セラミックＬｉＭＯ_２粉末粒子に添加される。例えば、原料粉末の適切な分散及びミル粉砕後、好ましくは混合槽中にある間に、水性スリップにバインダ（単数又は複数）が導入され、この組合せ物は、ある期間、混合される。好ましい実施形態では、完成した混合スリップ及び分散スリップは、所望のバインダ材料が添加される混合槽において保持され、２〜１６時間、混合された、得られた組合せ物は、均質なスリップをもたらす。

【0129】

バインダをスリップに導入するステップの一例は、例えば、ポリビニルアルコールバインダ又はアクリレートをベースとするバインダ材料の導入を含み、これらは、スリップのＬｉＭＯ_２固体含有量の０．２５〜３重量％、より好ましくは２重量％によって表される量で導入される。

【0130】

具体的なバインダのそれぞれの分子は、特徴的な温度及び速度において分解又は熱分解し（ｐｙｒｏｌｉｚｅ）、このことは、脱脂する浸漬温度は、バインダのタイプ及び量に応じて選択され、脱脂及び焼結に関する図１の温度プロファイルにおいて示されているものなどの値は、明記したバインダ材料に対する良好な脱脂性能（及び、より高い密度の値が得られる）を例示するものである。

【0131】

ミル粉砕、原料及びバインダに関するパラメータは、平均粒子サイズ（ＣＰＳディスク遠心式粒度分布測定装置（モデル１２０００））、粘度（Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ ＲｈｅｏｌａｂＱＣ粘度計を用いて測定）、ｐＨ（ｐＨメータなどの従来の方法によって測定）、及びゼータ電位（Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ Ｄｙｎａｍｉｃｓ ＺｅｔａＰｒｏｂｅを用いて決定）によるスリップの関連する物理的特徴と一緒に、以下の表Ｂにまとめられている。実施例１〜３は、ポリビニルアルコールバインダを特徴とする一方、実施例４は、アクリレートをベースとするバインダであることを特徴とし、それぞれは、明記されている２重量％の量である。

【0132】

【表2】

【0133】

上記の表Ｂから分かる通り、様々な属性に関する一部の例示的な範囲としては、Ｄ５〜Ｄ２０の範囲を有するよう、生成又は外部調達されたＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）の使用を含む（「Ｄ５」及び「Ｄ２０」という表示は、上の表Ａの源から分かる通り、Ｄ５はＤ２０よりも微細な粒子サイズである、サイズを参照している）。更に、表Ｂから分かる通り、湿式ミル粉砕された材料の場合、０．１５〜１．０μｍのメジアン粒子サイズの範囲の部分範囲のものが利用され、一部の例は、０．１５〜０．５マイクロメートル及び０．５〜０．８マイクロメートルである。更に、３〜４時間の範囲の湿式ミル粉砕時間の更なる具体例が見られ、好ましい一般的なミル粉砕時間は、１〜６時間、及びより好ましくは２〜５時間の範囲である。

【0134】

以下の図３は、上の表Ｂに設定されている実施例１〜４の場合の湿式ミル粉砕後の粒子サイズ分布を例示しており、それぞれは、約０．１〜０．３マイクロメートルの範囲内の第１の組のピーク（一部の実施形態では、０．１５〜０．２５マイクロメートルが好ましい）及び１．０〜７．０マイクロメートルの範囲における第２の組のピーク（一部の実施形態の場合、２．０〜５．０マイクロメートルの範囲が好ましい）を特徴とするバイモーダルパターンを示すものである。

【0135】

更に、最初の粘度範囲は、上記の表において特徴付けられるそのような範囲内の一部の明記した実施例の場合、２５〜１２５ｃＰである。最終的な粘度は、２重量％のバインダの量が利用される場合として、３０〜１００ｃＰを含む。以下に記載されている造粒形成の場合に送られることになる最終的な湿式ミル粉砕生成物はまた、好ましくは、９．５〜１３．５（上記の表Ｂは、一般に１１．５〜１３．５のｐＨ範囲を示す）のｐＨを有する。同様に、コロイド状分散液中のゼータ電位又は界面動電位は、好ましくは−２５〜−３０である。

【0136】

ｄ）粒状物形成
形成の（バインダを有するスリップ）の完了時に、乾燥によって同じものが粒状物へと形成され、乾燥するための好ましい技法は、スプレードライである。以下の表Ｃに表されているものは、スプレードライした粒状物におけるいくつかの望ましい特徴の一部の例である。

【0137】

【表3】

【0138】

本発明の実施形態は、本発明におけるＣＩＰ高密度化方法において利用される所望の造粒粒子の形成に十分に適した、タワー型スプレードライ器などのスプレードライ器から誘導される、ＣＩＰ高密度化方法において使用するための造粒粒子を特徴としている。得られたＬｉＭＯ_２スリップを乾燥するための好適なタワー型スプレードライ器の一例は、デンマークのＧＥＡ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａ／Ｓから入手可能な、ＧＥＡ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｉｎｏｒスプレータワーである。

【0139】

スプレーは、好適なポンプ、及び噴水スプレーノズルなどの好適なスプレーノズルを用いて実施される。適性はここでは、本出願において説明されている得られた乾燥粒状物において類似した特徴に到達することを指向した目標による、スプレータワー設計の機能にもやはり関連する。例えば、ＧＥＡ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｉｎｏｒスプレータワーでのスプレーは、１０〜１２ｋｇ／時の処理能力を実現することができるポンプ速度で実施され（同様に、上の表の通りスプレードライ造粒が施される元々導入されたスラリーの所望の最終的な粘度範囲に留意されたい）、ポンプの速度は、噴水型スプレーノズル及び２５ｒｐｍのポンプ速度（例えば、Ｗａｔｓｏｎ Ｍａｒｌｏｗ ５２０Ｕポンプ）を用いて利用可能である。スプレーの入り口及び出口温度は、好ましくは、それぞれ、２１５〜２３５℃及び１１５〜１２５℃の範囲に維持され、より好ましくは、入り口は２２５℃及び出口は１２０℃を実現するよう制御される。これらの条件は、特に、以下で記載するＣＩＰ高密度化処理にとって望ましい材料をもたらすことに関して、本発明において好ましい３０％未満のレベルまでサイクロンへの損失を最小化する一助となる。これらのスプレー条件は、好ましいバインダと併用されて、同様に、スプレータワーの内部に付着するという損失属性を最小化する一助となる。

【0140】

好ましいスプレードライ技法で生成する粒状物は、慣用的なふるい分析によって決定すると、４０〜１２０マイクロメートルの範囲内、より好ましくは６０〜１００マイクロメートルの範囲の粒子サイズ（ｄ５０）を有する粒状物となる。

【0141】

ふるい分析に従うと、粒状粒子のうちの少なくとも５０％は、４０〜１２０マイクロメートルの間、より好ましくは６０〜１００マイクロメートルの範囲のサイズを有する。

【0142】

同様に、残留水分レベルは、ＯＨａｕｓ ＭＢ４５水分分析装置を使用して決定すると、好ましくは４％未満、より好ましくは２％未満を維持する。

【0143】

スプレードライの時間は、所望の結果が得られるよう、当業者により容易に適合される。

【0144】

ｅ）ターゲットの成形−冷間等方圧縮（ＣＩＰ）
粒状物の形成に続いて、主要な粒状物フラクション及び微細物は一緒にされて、従来的な技法を使用してブレンドされた後、好適な上部固定器具及び底部固定器具（例えば、ポリウレタン製上部固定器具及び底部固定器具）、及び好ましくは関連するクランプ装置若しくは水をしっかりと封入する別の手段を有するポリマー製キャップを備えた、中央に位置されている円筒型コア（例えば、精密研磨剤又は他の非付着性のコーティング剤などの表面処置剤を場合により有する又は有していない円筒型アルミニウムコア）を装備した、円筒型に成形されたＣＩＰ金型に適合するゴム製バッグなどの好適なＣＩＰ粒子容器に充填される。したがって、本発明の一実施形態では、上記の造粒形成技法により生成したＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）粒状物は、上述の円筒型ターゲットボディ形成用冷間等方圧縮（ＣＩＰ）金型を使用する、ＣＩＰにおいて成形される。明記されている供給された粒状物のＣＩＰ高密度化方法としては、所定の成形圧で行われる等方圧縮が挙げられる（造粒された粉末を上記の金型に充填し、この金型を密封した後）。成形圧は、好ましくは、少なくとも２０００ｂａｒに設定される。好ましい実施形態では、ＣＩＰ成形圧は、４，０００ｂａｒ（１Ｂａｒ＝１．０２重量キログラム／平方センチメートル（ｋｇ／ｃｍ^２、したがって４０８０ｋｇ／ｃｍ^２の５％）、より一般には、３，０００〜４，５００Ｂａｒ（３，５００〜４，０００ｂａｒのような）の範囲内に設定され、更により一般には、２０００〜４２００ｂａｒの圧力範囲が、本発明におけるＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）のＣＩＰ高密度化に適している。ＣＩＰにおける参照される「冷間」と一致して、温度は、好ましくは室温（例えば、屋内の温度、一般に、約２０又は２２℃（６８〜７２°Ｆ））である。

【0145】

高密度化成形ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）円筒型ターゲットの形成に適した、上述のＣＩＰ円筒ボディ作製用金型は、本発明において特徴付けられるＣＩＰ金型の設計の一例である。例えば、他のＣＩＰ金型の設計は、本発明において特徴付けられるターゲットボディの高密度化方法において利用することができる。例えば、上記の湿式ミル粉砕された（セラミック及びバインダの組合せ）スラリー中で形成した、得られた乾燥ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）をベースとする粒状物は、やはり、平面型の細長い長方形のシート又は平面型のディスク形状のターゲットボディなどの別のＣＩＰ高密度化ターゲットボディを形成するための源である。

【0146】

ＣＩＰ成形に続いて、ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）の成形された円筒型グリーンボディはバッグから取り出されて、コアが円筒型グリーンボディから抜き取られる。本発明において、同様のもののグリーンボディの機械加工は、追加されるグリーンの機械加工のステップが、加熱（例えば、脱脂及び焼結）、及び利用される場合、任意の焼結ボディの機械加工後、所望の正味の形状を得ようとする際に、十分に確保されると考えられるか、又は否かに応じて、特徴とすることができるか、又は除外され得る。

【0147】

すなわち、いくつかの所期の用途の場合、グリーンボディ試料は、外側周辺の表面の寸法を調節するために旋盤でグリーン機械加工して、端の面を正方形にすることができる。この処理は、焼結後に得られた材料の均質性を増強することがあり、その後の機械加工時間及びコストを最小化する。グリーン機械加工の非存在下では、鋭い端及びトゲは、好ましくは、焼結中にヒビ割れを誘発する恐れのある応力テンソルを最小化するためのブレード道具を用いて、好ましくは注意深く取り除かれる。

【0148】

一旦、望ましいグリーンボディの状態が達成されると、グリーンボディは、次に、以下に記載されている加熱段階プロセスが施される。

【0149】

ＣＩＰ成形の時間は、所望の結果が実現するよう、当業者により容易に適合される。

【0150】

ｆ）加熱プロセス［脱脂（有機バインダを燃焼し尽くす）及び多重ステップのシークエンスで行われる焼結］
本発明の一実施形態では、好ましくは複数のレベルを含む連続加熱シークエンスが実施される（段階的シークエンスは、ステップ数の増加及び加熱シークエンスの間の一定期間を含む）。複数レベルを含む連続的な加熱シークエンスを含む加熱段階の一例は、以下の表Ｄに示されており、図１中のプロファイルに例示されている。この加熱シークエンスにより、ＣＩＰ方法で生成する「グリーン」生成物の脱脂だけではなく、高密度化「焼結」ボディへの焼結ももたらされる。

【0151】

好適な加熱プロセスのシークエンスの一例として、グリーンボディは送風機及びダンパーを装備した焼結炉に置かれる。脱脂及び焼結は、好ましくは、脱脂段階（Ｔ≦５００℃）及び最後の冷却（Ｔ≦６００℃）の間、送風機をオンにしてダンパーのみ開放して、好適な炉（例えば、Ｒｈｏｄｅ ｆｕｒｎａｃｅ ＫＥ４８０ＳＨ）で、大気圧の空気下で単回周期で行われる。例えば、中空円筒型ターゲットボディ構成を有するＬｉＣｏＯ_２のＬｉＭＯ_２セラミックの全体的な燃焼工プロセスに好適な温度プロファイル（４８．５時間の期間）の例示的な例が、図１に示されており、以下の表Ｄに例示されている。

【0152】

表Ｄでは、ステップＡからＤは、脱脂ステップ、ステップＥ〜Ｈは、焼結ステップ、及びステップＩは冷却ステップに相当する。

【0153】

【表4】

【0154】

焼結プロセスの間に、ＣＩＰ方法から得られたグリーン生成物は、燃焼したターゲットにおいて発生する過剰の逸脱を回避するため（例えば、中空円筒ターゲットにおいて、過剰の「エレファントフット」形成を回避する）、加熱処理中の好適な材料（例えば、アルミナ）セッター（ｓｅｔｔｅｒ）（例えば、アルミナ粉末により被覆されているアルミナセッター）上の、グリーンボディの標準配置を含めた、実施形態による上記の方法で加熱される。

【0155】

ｇ）焼結成形体を所望の寸法及び粗さに機械加工すること、又は他には微細化（磨砕など）すること（焼結後、まだ好適な構成にない場合）。
同様に、本発明の実施形態は、必要な場合、所望の最終的な構成（例えば、寸法及び粗さに関する）に機械加工するような、更なる処理を含む（例えば、支持体の外部表面と内部ターゲット表面の機械加工を回避する円筒型ターゲットの内部表面との間に圧縮に関する円筒型ターゲット取付手段として、中間炭素フエルトの使用を記載している米国特許第６，７８７，０１１号の開示を参照されたい）。しかし、好ましい実施形態では、取付け（例えば、接合）は、更に以下で詳細に記載されているような、代替技法を使用して実施される。機械加工が、燃焼セラミック製ターゲットボディに行われて、露出表面及び／又は接合を受けるターゲットボディの表面に所望の最終寸法を実現する場合、このような機械加工は、標準的な磨砕器及び所望の寸法にする旋盤機械加工機器で行われるものなどの標準機械加工技法を使用して行うことができる。

【0156】

得られたスパッタリングターゲット（本ＣＩＰ方法で製造される焼結済みセラミック製ターゲットボディ）
本発明における、例えば、湿式ミル粉砕、造粒、並びにＣＩＰをベースとする高密度化及び焼結プロセスの使用により、有利なターゲットボディ、特にＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）セラミック材料に基づくものが作製され得、本発明において作製される単一ターゲットボディ、又は好ましくは一般的な支持体バッキング上の複数のターゲットボディを備えたターゲットスパッタリングアセンブリの形成に使用するのに適している。例えば、本発明のＣＩＰ高密度化されて、焼結された生成物は、回転スパッタリングターゲットアセンブリにおいて使用するための円筒型スパッタリングターゲットとして形成することができる。本発明では、一部の例において、ターゲットボディは、スパッタリングにおいて使用するためのターゲットの代表例であるということに基づくと、「ターゲット」は「ターゲットボディ」と互換的に言及され、一部のターゲット実施形態は、単一又はモノリシックターゲットボディ、及び所望のスパッタリングターゲットをもたらすよう一緒に使用される複数のターゲットボディから形成されている他のもの（特に、一層長い軸長スパッタリングターゲットアセンブリのために設計されるもの）を含む。したがって、スパッタリングターゲットは、一般的なバッキングチューブ、又は支持体部材上の平板型若しくは単一モノリシックターゲットボディなどのバッキング支持体配列上に配列されている複数のターゲットボディによって表すことができる。

【0157】

上から分かる通り、ＬｉＭＯ_２を言う場合、Ｍが、単一であるか、又は（Ｌｉ−Ｍｅ１−Ｏ）若しくは（Ｌｉ−Ｍｅ１−Ｍｅ２−Ｏ）などのような複数の金属構成体を含む（Ｍは、好ましくは、上記の通り、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｌａ又はそれらの組合せからなる群から選択される、金属（単数又は複数）である）。更に、焼結ターゲットボディに関連してＬｉＭＯ_２を言う場合、理論から逸脱（通常、わずかに）することがある、化学量論を有するものを含む、様々なリチウム金属酸化物材料を設計することが意図されている。例えば、本発明は、０．９０〜１．２５（例えば、０．９８〜１．０５）のＬｉ／金属原子比を有するものなどのＬｉＭＯ_２材料のターゲットボディを含む。更なる実施例として、ドープ元素としてＭｇを含むリチウムコバルト酸化物ターゲットボディが特徴であり、これは、０．００１〜０．０５の間のＭｇとＣｏの原子比を有する。この場合、それは、例えば、０．９８〜約１．０５の間にある、Ｌｉと、Ｃｏ及びＭｇの合計（２つのＣｏ単独の代わり）との原子比である。上記のＬｉ遷移金属コンポジットターゲットボディ（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）は、薄膜固体リチウムをベースとするバッテリーのような所望の最終製品の薄膜属性に適するよう、Ｌｉ／Ｍ（例えば、Ｌｉ／Ｃｏ）原子比組成が様々となる。すなわち、ＣＩＰ圧縮及び焼結後のターゲットボディ組成物は、スパッタリングターゲットが利用（例えば、アルゴン下又はアルゴン／酸素混合物中でのスパッタリングなど）されるスパッタリング装置の属性を考慮しながら、最終製品において意図されている組成物の基材への供給の上記の基準を満足するよう設計されている。したがって、Ｌｉ遷移金属コンポジットのＬｉ／金属原子比のこのような調節は、一部の状況では、薄膜の結果の増強を実現する理論的な化学量論からの逸脱を必然的に伴い得る。Ｃｅｌｌｃｏｒｅ（登録商標）Ｄ５の参照したＬｉＣｏＯ_２源材料に関するＬｉ／Ｃｏ比は、０．９８〜１．０５原子％（０．１１６〜０．１２４重量％）の範囲となることに更に留意されたい。Ｌｉ／Ｃｏ＝１は、０．１１８７重量％に相当することに留意されたい（測定は、ＬＡ−ＩＣＰ−ＭＳ（レーザアブレーション法、すなわち誘導結合プラズマ質量分析法）を使用して行われる）。

【0158】

本発明において作製した例示的なターゲットボディ
本発明は、回転スパッタリングターゲットとして働くことを可能にし、かつ以下のａ）〜ｈ）のうちのいずれか１つを有する、特徴を有するＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）中空円筒型ボディを形成することを含む（「複数」とは、ａ）〜ｈ）の利用可能な任意の部分集合、又はａ）〜ｈ）のすべてである）：
ａ）≧９０％、より好ましくは９１．０〜９９．８％となる相対密度範囲（ＡＳＴＭ Ｃ６９３：「浮力によるガラスの密度に関する標準試験方法」において記載されているものなどの「アルキメデスの」技法により決定する）、
ｂ）≦５ｋΩ−ｃｍ、より好ましくは≦３ｋΩ−ｃｍ、更により好ましくは≦２ｋΩ−ｃｍとなる抵抗率の値（ＤＣパルススパッタリングの測定に一致する値）、
ｃ）バイモーダル粒子サイズ分布を含む５〜４０マイクロメートルの平均粒径（及び、より好ましくは、粒子サイズがバイモーダル分布をやはり含む、５〜２０マイクロメートル）、
ｄ）０．２〜３．０マイクロメートルの表面粗さ（Ｒａ）、
ｅ）１５０〜５００ｍｍ又はそれ超の軸長範囲（円筒ボディあたり）（これは、マルチ円筒型ターゲットアセンブリにおける区域を形成する、又はターゲットアセンブリにおいてモノリシックターゲットを表すことができる）、
ｆ）７５〜１７５ｍｍ（又はそれ超）のＯＤ範囲、
ｇ）５０〜１６０ｍｍ（又は、それ超）のＩＤ範囲、及び／又は
ｈ）焼結ボディにおける、１５００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満、最も好ましくは１００ｐｐｍ未満の汚染物混入率。

【0159】

密度値：
前述の円筒型ＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）焼結ターゲットボディ（すなわち、アセンブリの用意が整った最終状態にあるターゲットボディ）などの本発明の焼結ターゲットの実施形態は、≧９０％から１００％未満直前の値までの相対密度の値を好ましくは有しており、この場合、相対密度は、アルキメデスの技法により決定される値と百分率として表される、ＬｉＭＯ_２材料の理論密度との比として定義される（例えば、ＬｉＣｏＯ_２の理論密度が５．１６ｇ／ｃｍ^３であることに基づくと、９０．１〜９１．１％の相対密度に相当するＬｉＣｏＯ_２の４．６５〜４．７０ｇ／ｃｍ^３という値は、本発明の湿式ミル粉砕されたスプレードライ粒状物である、ＣＩＰ圧縮−焼結組合せにおいて生成した密度を例示している）。したがって、本発明の実施形態は、９０〜９９．８％（より好ましくは、９１〜９９．８％であり、一部の実施形態の場合、より好ましくは９５〜９９．８％である）の密度値を含み、この密度値は、ＣＩＰ処理の有益性（ＨＰなどの高温工程と比べて）と組み合わせて、スパッタリングターゲット（及び、アセンブリ）作製における特徴の有利な組合せを例示すると考えられる。

【0160】

抵抗率値：
≦５ｋΩ−ｃｍ、より好ましくは≦２ｋΩ−ｃｍ（値は、パルスＤＣスパッタリングの要件に一致する）の抵抗率の値の範囲は、本発明の実施形態において特徴付けられ、値のこのような範囲は、薄膜バッテリーにおいて使用されるものなどの薄膜の回転ターゲットスパッタリングに十分に適していると考えられる。

【0161】

４点のプローブ測定を抵抗率の測定に行う。

【0162】

平均粒径値：
上記の湿式ミル粉砕の使用によって、本発明での好ましいＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）中空円筒型ターゲットに関する乾燥生成物の造粒及びＣＩＰをベースとする高密度化及び焼結プロセス、粒子サイズ属性は、所望の好ましいものに調節可能である。例えば、本発明において特徴付けられるものは、５〜４０マイクロメートル、より好ましくは５〜２０マイクロメートルの平均粒子サイズであり、例示的な特定値は、研磨した焼結試料の熱エッチング後に決定される通りである。ＶＷＲ光学顕微鏡及びライカカメラを用いて得た画像は、Ｌｅｉｃａ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｕｉｔｅ（ＬＡＳ）ソフトウェア（ｖ４．４．０）における「Ｇｒａｉｎ Ｅｘｐｅｒｔ」のモジュールを使用して加工した。図５Ａ〜５Ｄ（以下で記載する実施例１のＬｉＣｏＯ_２焼結ターゲットの場合）におけるＬＡＳソフトウェア及び画像による解析によって、約８及び１９マイクロメートルが中心値となるモードを有するバイモーダル分布であることが示され、１６．５マイクロメートルの平均値をもたらす。

【0163】

図５Ｅ及び図５Ｆは、焼結ＣＩＰ成形ボディの別の区域の粒子サイズ分布をもたらす。

【0164】

表面粗さ値：
不十分な表面粗さのためスパッタリング中に堆積物生成によるアーク発生及びノジュール形成を回避するなどの目的のため、形成した最終の中空円筒型ターゲットボディのＩＤ及びＯＤの一方又は両方の場合の表面粗さの値（Ｒａは、表面粗さ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）に基づく）は、５マイクロメートル以下、やはりＩＤ及びＯＤの一方又は両方の場合に、２．５＋／−０．２５マイクロメートル（Ｒａ）のような、ＩＤ及びＯＤの一方又は両方について、３．２マイクロメートル未満に好ましくは設定される。同様に、本発明の実施形態では、ＯＤは、ある種の状態の場合、ＩＤよりも小さな値となり、ＩＤは、表面が湿潤されている場合があるので、ＯＤは１マイクロメートル以下（Ｒａ）の値となり、ＩＤは、改善された湿潤性能の場合、明記された２．５＋／−０．２５マイクロメートル（Ｒａ）などのより高い値となる。

【0165】

したがって、以下（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）の情報源の明らかな表から分かる通り、ＩＤの場合のＲａ値は、明記した標準品あたり、好ましくは２〜４つの三角形の記号の範囲内にあり、ＯＤは、好ましくは、３つの三角形の範囲であり、より好ましくは４つの三角形の範囲である。

【0166】

【表5】

【0167】

スパッタリング装置（例えば、上記のスパッタリングターゲットボディの場合、ＯＤ及びＩＤ値、並びに軸長の値）及び所望の任意の清浄（例えば、アセトンによる油分除去）によって規定される所望の構成に、機械加工用デバイスで燃焼セラミックを機械加工（必要な場合）した後、本発明の実施形態では、湿潤（好ましくは）及びバッキング支持体とターゲットボディの間隙充填接合シークエンスが実施される。

【0168】

しかし、１つ以上のターゲットボディをバッキング支持体に取り付ける実施形態の議論を提示する前に、スパッタリングターゲットアセンブリと、スパッタリングターゲットアセンブリを備えたスパッタリング装置の両方の場合の一部の例示的な配列の議論は、以下に記載されている。

【0169】

スパッタリングターゲットアセンブリ
すなわち、図６は、例示されている受け取り基材３０上で薄膜を形成するために定位置にある、本発明における回転円筒型スパッタリングターゲットアセンブリ１０（スパッタリングターゲットボディ形成に起因するアセンブリ、及び本発明において特徴付けられるスパッタリングターゲットアセンブリ方法）を示している。スパッタリングターゲットアセンブリ１０は、円筒型スパッタリングターゲット１２、円筒型バッキングチューブ１６、及び円筒型間隙取付手段又は取付層（例えば、はんだ接合）２０を備えるものとして示される。スパッタリングターゲット１２は、表面であるスパッタリング表面２４を含み、スパッタリングプロセスが始まると、上記の表面から基材の上にスパッタリングされることになる材料が排出され得る。本発明では、円筒型スパッタリングターゲット１２（図７に示されている）の長さ「ｈ」は、スパッタリングプロセスにおいて、所望の幅の薄膜被覆をもたらすのに十分な長さがある（例えば、約０．５メートルから４メートル、又はそれ超の範囲）。更に、円筒型スパッタリングターゲット１２は、外径「Ｄ」を有しており、長さ「ｈ」は、一部の典型的なスパッタリング装置の場合、本発明において使用し、外径「Ｄ」は、約５０ｍｍより通常、長く、より好ましくは、７５〜１７５ｍｍの範囲にある一方、ターゲットボディのＩＤは、好ましくは、５０〜１６０ｍｍの直径範囲にある。

【0170】

図７は、円筒型スパッタリングターゲット１２のスパッタリング表面２４が、複数の個々の円筒型ターゲットボディ又はターゲットセグメント３４に含まれることを例示している。軸間隙３８は、この実施形態では、各対の隣接するターゲット３４間に存在するものとして示されている。軸間隙３８は、０．１５〜０．４ｍｍの程度にある幅「ｗ」を有する。スパッタリングターゲットアセンブリの製造中、バッキング支持体に沿って直列に配列されている個々の隣接するターゲットボディ間の軸間隙は、取付材料の設置後に除去するのに適した、シリコーンガスケット（例えば、シリコーンエラストマーのガスケット）のような充填用部材によって保持され得る。

【0171】

本明細書で使用する場合、円筒型スパッタリングターゲット１２の場合の長さ「ｈ」は、スパッタリングターゲットが、１個の材料部品又は２個以上の部品からなるかどうかに関わらず、単一円筒型スパッタリングアセンブリ１０における、スパッタリング表面２４の全長を指す。言いかえると、長さ「ｈ」は、個々の円筒型ターゲット３４の長さ「ｘ」のすべての合計を含む。モノリシックターゲットボディ又は複数のターゲットボディに基づく全スパッタリングターゲット表面の電位を鑑みると、スパッタリングターゲットアセンブリにおいて「ターゲット」を言う場合、どちらかのシナリオを含む。

【0172】

図７では、長さ「ｈ」は、間隙３８の幅「ｗ」を含むものとして示されている。幅「ｗ」の合計は非常に小さいので、この近似値は許容可能である。この許容可能な近似値であるにもかかわらず、円筒型スパッタリングターゲット１２の長さ「ｈ」は、スパッタリング表面２４の全長を指す。バッキングチューブ１６の露出区域４０は、好ましくは円筒型スパッタリングアセンブリ１０の各端部の一番端の円筒型ターゲットセグメント３４を超えて延在するので、長さ「ｈ」は、アセンブリ１０の長さ「ｋ」未満となる。

【0173】

個々の円筒型ターゲットセグメント３４（円筒型スパッタリングターゲット区域又はボディ３４とも呼ばれる）の各々は、本発明の技法で形成されるものなどの、スパッタリングターゲット材料からなる材料の円筒型部品である。示されている個々の円筒型ターゲットセグメント３４は、バッキングチューブ１６及び取付層２０（図８に示されている）を収容するよう、中間部が中空である。個々の円筒型ターゲットセグメント３４の長さ「ｘ」は、所期のスパッタリング適用に適した様々な長さとなり得る。代表的な例として、長さ「ｘ」は、２００ｍｍ〜５００ｍｍのような、２００ｍｍ（又はそれ超）となる。更に、長さ「ｘ」は、所与の円筒型スパッタリングターゲット１２内の個々の円筒型ターゲットセグメント３４に対して様々となり得、その合計は、好ましくは、「ｈ」について明記されている０．５〜４メートル（又はそれ超）のようなスパッタリングターゲット長さ「ｈ」なる。

【0174】

比較的、短い長さ「ｘ」を有する複数の個々の円筒型ターゲットセグメント３４を使用することにより、例えば、明記した０．６メートルよりも長い長さ「ｈ」を有する、一層長い円筒型スパッタリングターゲット１２を構築することが容易となる。これは、セラミック材料のようなある種のスパッタリング材料には特にそうであり、長さ「ｘ」が、例えば、材料に応じて５００ｍｍ又は１メートルを超える、単一円筒型ターゲットボディ３４を作製することが困難となる。この方法では、スパッタリング装置に使用するのに適した長いスパッタリングターゲットアセンブリを形成することができる。

【0175】

スパッタリングターゲット及び／又は支持体を湿潤させる、並びに一般的な管状支持体の上に積み重ねたシークエンスに配列されている円筒型スパッタリングターゲットを備えたものを含むターゲットアセンブリを組み立てる周知の技法の記載は、２００７年４月５日に公開された、参照により本明細書に組み込まれている、「Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｂｏｎｄｉｎｇ」に与えられた米国特許公開第２００７００７４９６９（Ａ１）号に提示されている。このような技法は、バッキングチューブに円筒型ターゲットセグメントを組み立てるために使用することができる。

【0176】

これらの技法は、上述のＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）中空円筒型スパッタリングターゲットなどの本発明のスパッタリングターゲットを組み立てるのに好適である（しかし、以下に説明されているものなどの理由のため、他の本発明の接合技法が、特に、本発明において形成されるＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）ターゲットボディなどの導電性が比較的低い材料を取り扱うのに十分、適している）。

【0177】

本発明の実施形態では、円筒型バッキングチューブの外側表面、及び／又は接合用の１つ以上の円筒型スパッタリングターゲット区域の内側表面を調製するステップは、インジウムからなる材料などの、接合材料により表面を湿潤することを意味することができる。又は、サンドブラスト及び／又は溶媒を使用した表面の拭き取りによるなどの、表面を清浄する予備湿潤ステップを意味することができる。超音波ホーンを使用して、インジウムを広げること、及びインジウムを広げながらインジウムに超音波エネルギーを伝播することができる。最も好ましくは、インジウムは、９９．９９％又はそれ超の純度である。しかし、他の物質は、インジウム合金（インジウム／スズ合金を含む）、スズ又はエラストマーなどの取付層として使用することができる。好適なエラストマーは、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの間に好適に強固な接合を維持し、かつスパッタリングターゲットからバッキングプレートに熱を適切に伝播しながら、５０℃を超える温度に耐え得る真空環境に適合可能なポリマーなどの取付層として使用することができる。これらの表面の両方を適切に接合するエラストマー又は他の材料が、取付層として使用される場合、この調製は、通常、湿潤を含まないと思われる。

【0178】

好ましくは、２０ｋＨｚの周波数及び７００ワットの出力の超音波エネルギーなどの超音波エネルギーが、バッキングチューブの外側表面、及びインジウムを含む円筒型スパッタリングターゲットボディの内側表面を湿潤するステップに使用される。しかし、スパッタリング技法又は他の堆積技法を使用して、又はバッキングチューブの外側表面及び円筒型スパッタリングターゲットの内側表面上に金属層をめっきする（例えば、クロム−ニッケル−銀の層）、又は上記の組合せにより、これらの表面を金属化するなどの、他のエネルギー及び／又は出力（例えば、４０〜４５ｋＨｚ及び３００ワットの出力）、及び他の湿潤技法を使用することができる。湿潤の目的は、取付層が接着する又は接合することができる、表面を作製することである。バッキングチューブの外側表面及びインジウムを含む円筒型スパッタリングターゲットの内側表面を湿潤する場合、超音波エネルギーの使用により、これらの表面にインジウム原子がもたらされ、これにより、バッキングチューブ又は円筒型スパッタリングターゲットの関連表面に接合されているインジウムの湿潤層が作製されると考えられる。次に、取付層は、バッキングチューブの外側表面及び円筒型スパッタリングターゲットの内側表面に直接、接着させなければならない場合よりも、容易に湿潤層に接着することができる。

【0179】

バッキングチューブ及びターゲットアセンブリが１７７℃から２００℃のような所望の温度に一旦、到達し、バッキングチューブがターゲットセグメントに対して適切に位置されていると、個々のターゲットセグメントは、バッキングチューブの上をスライドすることができる。インジウムがそれ自体に冷間溶接する傾向があるため、円筒型ターゲットセグメントが冷たい場合、これらは、バッキングチューブの上に好ましくは配置されない。したがって、インジウムは好ましくは溶融し、その結果、構成成分は、組み立て中に互いにスライドする。通常、熱いターゲットセグメントは、手を保護する熱用グローブを用いる手作業により、バッキングチューブ上をスライドする。

【0180】

その後、インジウムを円筒型ターゲットボディとバッキングチューブとの間の溝（空間）に充填することができ、いかなる気泡も除去するよう、ターゲットを優しくたたく。一般に、これは、インジウムがその融点にある間に、溶融インジウムを溝にすくい入れることにより行われる。

【0181】

本出願の出願人への２０１３年５月１５日に公開された、米国特許公開第２０１３／０１１８８９８（Ａ１）号は、参照により本明細書に組み込まれており、スパッタリングターゲット及び／又は支持体を接合するため、並びに一般的な管状支持体上に積み重ねられたシークエンスに配列された円筒型スパッタリングターゲットを備えたターゲットアセンブリを組み立てるための、追加の技法を記載している。

【0182】

米国特許第’８９８号における、これらの技法は、前述のＬｉＭＯ_２（例えば、ＬｉＣｏＯ_２）の中空円筒型スパッタリングターゲットなどの、本発明のスパッタリングターゲットを組み立てるのに好適であるが、以下で説明されている理由のために、以下で記載する誘導接合技法（例えば、誘導プラス誘導ラップ）は、このようなターゲットボディを接合するのに特に有利である。

【0183】

第１の態様から鑑みると、明記した米国特許公開第’８９８号の接合技法を利用した場合、本発明は、保持表面を有するバッキングボディ又は支持ボディ、及び本発明において作製する、裏表面又は取付け表面を有するスパッタリングターゲットを備えたターゲットアセンブリを特徴とし、保持表面は裏表面に面しており、これにより、裏表面及び保持表面の一方又は両方の個別領域が、この個別領域における接合材料の接合強度を増強するよう選択的に表面処理されていることを特徴とする、裏表面を保持表面に接合する接合材料を保持する中間空間を画定する。

【0184】

明記した米国特許第’８９８号の接合技法を使用する、本発明の別の態様では、ターゲットアセンブリは、保持表面を有する支持ボディ；取付け表面を有するスパッタリングターゲットであって、保持表面及び取付け表面が、互いに関連して対向する面で配列されており、これにより、保持表面と取付け表面との間の中間空間を画定する、スパッタリングターゲット；及び取付け表面を保持表面に接合するため中間空間に配設される接合材料を備え、取付け表面と保持表面の一方又は両方の個別領域は、個別領域における接合材料の接合強度を増強するよう選択的に表面処理されている。この態様の実施形態では、接合材料は、液体形態にある中間空間に導入される。別の実施形態では、個別領域の処理は、接合材料が個別領域に強力に接着するよう、個別領域の湿潤特性を増強することを含む。追加的な実施形態では、支持ボディ及びスパッタリングターゲットは、形状が円筒型であり、互いに同心円上に配列される。

【0185】

明記した米国特許第’８９８号の接合技法を使用する、更なる実施形態では、支持ボディは外径Ｄ１を有し、スパッタリングターゲットは、中間空間が厚さＤ＝（Ｄ２−Ｄ１）／２を有するよう内径Ｄ２を有し、これにより、規格Ｄは、０よりも常に大きく、したがって、接合材料は中間空間に導入されてもよい。接合材料は、低融点はんだを含んでもよい。低融点はんだはインジウムとすることができる。

【0186】

明記した米国特許第’８９８号の接合技法を使用する追加的な実施形態では、個別領域の処理は、大気圧又は低圧真空プラズマ処理、コロナ処理、磨砕、サンドブラスト、又はＣＯ_２氷ブラストを含む。別の実施形態では、個別領域の処理は、マスク又は高エネルギー支援はんだ付けによる、プラズマスプレー、スパッタリングによって金属層を適用することを含む。特定の実施形態では、金属層は、上記の低融点はんだを含む。高エネルギー支援はんだ付けは、超音波はんだ付けを含むことができる。別の実施形態では、個別領域の処理は、ブラシがけ又はこすりなどの機械的摩擦を働かせることを含む。

【0187】

明記した米国特許第’８９８号の接合技法、ターゲットアセンブリにおける熱応力を制御する方法、保持表面を有する支持ボディを備えたターゲットアセンブリ、本発明において作製される、取付け表面を有するスパッタリングターゲット、互いに関連して対向する面に配列されて、これにより、保持表面と取付け表面との間の中間空間を画定する、保持表面及び取付け表面、取付け表面を中間空間に配設されている保持表面に接合するための接合材料を使用する更なる本発明の別の態様では、本方法は、取付け表面と保持表面の一方又は両方の個別領域を選択的に表面処理して、個別領域における接合材料の接合強度を増強し、これにより、スパッタリングターゲットと接合材料との間、及び支持ボディと接合材料との間の界面の熱応力が制御されることを含む。

【0188】

本発明のターゲットボディによる明記した米国特許第’８９８号の接合技法を使用して作製したターゲットアセンブリは、支持体の保持表面及び／又はターゲット（セグメント）の裏側の材料の一方の選択的な処理を使用して、上記の応力を制御することにより、並びに最終的な冷却の間に接合層中に良好に選択された空隙、及びターゲット／接合層／バッキングボディアセンブリの得られた接合を組み込むことにより、大きな面積全体に、接合材料が層間剥離するのを防止する。選択的処理は、支持体材料及び／若しくはターゲット材料の一方又は両方の表面エネルギーを変化させることにより、これらの材料に張り付くはんだ又は接合材料を作製するために使用される湿潤プロセス又はエネルギー供与プロセスを含む。当業者は、表面材料の表面エネルギーを変化させるいくつかの方法が存在することを認識している。例としては、以下に限定されないが、大気圧又は低圧真空プラズマ処理（不活性ガス又は反応性ガスを使用する）、コロナ処理、磨砕による表面の機械的予備処理、ぶらしがけ、こすり、サンドブラスト又はＣＯ_２氷ブラスト、薄化金属層の電気化学的堆積、プラズマスプレーによる薄化金属層の堆積、マスクによるスパッタリング、若しくは高エネルギー支援はんだ付け技法、例えば超音波半はんだ付けが挙げられる。湿潤プロセスを選択的に制御することにより、良好な（強力な）はんだ接着の個別領域を画定することができ、その結果、不良な（脆弱な）はんだ接着の領域もやはり画定することができる。個別領域は、裏表面と保持表面のどちらか一方又は両方の全表面の３３〜９５％の間を占めることができる。

【0189】

明記された米国特許第’８９８号の接合技法を使用する、例の実施形態では、本ターゲットアセンブリは、保持表面、及び本発明により形成される、取付け表面を有するスパッタリングターゲットを備えている。保持表面及び取付け表面は、互いに関連して対向する面で配列されており、これにより、２つの表面間の中間空間を画定する。接合材料又ははんだ材料は、取付け表面を保持表面に接合するための中間空間に導入される。しかし、この前に、取付け方面と保持表面の一方又は両方の個別領域は、個別領域における接合材料の接合強度を増強するよう選択的に表面処理されている。接合材料の湿潤特性は、個別領域において増強されていると考えられる。一実施形態では、取付け表面の個別領域は、保持表面の個別領域に面していなくてもよく、又はこれらと一直線に並んでいなくてもよい（例えば、この個別領域から相殺されてもよい）。個別領域が、取付け表面及び保持表面のうちの一方の上にしか設けられない場合、もう一方の表面は、全面的な（連続的な）湿潤層及びその表面上の接合材料の全体的に良好な湿潤をもたらすよう、その完成表面（非選択的）全体にわたり、同じ方法で処理され得る。

【0190】

はんだ又は接合材料の接合強度は、湿潤した又はエネルギーを与えられた領域で増強される。選択的湿潤プロセスは、接合中の非湿潤表面から接合材料が層間剥離するのを制御し、こうして、接合プロセス中に発生する熱応力が制御された形で、低減、及び可能性として緩和する。接合中の層間剥離の制御は、将来の制御されない層間剥離を低減する、及び可能性として回避する。層間剥離を制御することによって、空隙は、接合層に、意図的に選択的に作製される。こうして、良好な及び不良な接着の交互領域が形成され、これにより、熱伝導性はんだ又は他の接合材料によって、ターゲットセグメントの領域全体にわたる熱伝播が均質に分布される。したがって、スパッタリングプロセスの間に、過度に高い応力、及びスパッタターゲットの最終的なヒビ割れをもたらす恐れがある、有害な局所ホットスポットが回避される。湿潤又は層間剥離を制御する方法を使用することにより、最小の残留内部応力で、ターゲットセグメント材料及び支持体材料を接合することができ、これにより、剥離ゾーンの不均質かつ制御されない分布を有するスパッタリングターゲットと比べると、より大きな熱負荷に耐えることができるスパッタリングターゲットの接合がもたらされる。上記のターゲットアセンブリは、バッキングチューブ、及び本発明において作製される１つ以上の円筒型ターゲットセグメントからなる回転ターゲットの場合、及び例えば、バッキングチューブが、ターゲットセグメントよりも高い熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する状況の場合、例えば、有用である。バッキングチューブとターゲットセグメントとの間のＣＴＥ（又は、デルタＣＴＥ）のこのような差異は、接合が行われる温度から冷却すると、接合システムにおける任意の界面での制御されない層間剥離が起こる恐れがあるシステムにおいて十分な熱応力を引き起こすことがある。

【0191】

追加的な背景の場合、米国特許公開第２０１３／０１１８８９８号（米国特許公開第‘８９８号）における議論に基づいた慣用的な接合技法を例示する、本発明の図９Ａ及び図９Ｂが参照される。この慣用的な接合技法は、本発明のＣＩＰ密度化ターゲットボディを管状バッキング支持体に接合する方法の１つである。すなわち、図９Ａ及び図９Ｂは、回転ターゲットの接合を例示しており、この場合、ターゲットセグメント（ｔａｒｇｅｔ ｓｅｇｍｅｎｔ、ＴＳ）は、バッキングチューブ（ｂａｃｋｉｎｇ ｔｕｂｅ、ＢＴ）の上に挿入され、その後、はんだ又は他の間隙充填接合材料（ｂｏｎｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ、ＢＭ）（溶融インジウム又は別の低溶融温度の合金）を、接合材料の融点まで（及び、可能性としてそれ超）加熱される両方の管の間の中間空間にそそがれる。その後、ターゲットアセンブリは、室温まで冷却される。

【0192】

上記の通り、図９Ａ及び図９Ｂに表されている慣用的な接合技法を記載することに加え、米国特許公開第’８９８号は、本発明の接合プロセスにやはり組み込まれ得る接合強化技法を記載している（なぜなら、場合により、本発明の実施形態は、組み込まれている米国特許公開第’８９８号において説明されている、明記された接合強化技法のない、方法及び得られたターゲットアセンブリをやはり特徴としているので）。

【0193】

やはり上記の通り、米国特許公開第’８９８号における接合技法では、ターゲットセグメント及びバッキングチューブの取付け表面及び／又は保持表面は、個別領域における接合材料の接合強度を増強するため、選択的に表面処理される、接合強化処理が行われる。バッキングチューブ上の表面処理の増強の一例は、図１９（図２０）に例示されている螺旋パターン（環状の選択的な湿潤層）が得られるよう、部分的に湿潤されているバッキングチューブの保持表面を示す、図１９において特徴付けられ、この場合、６０〜８０％の間の保持表面が、ソノトロード方法を使用してインジウム層により選択的に湿潤される。各湿潤環の幅は、６〜２０ｍｍの間であり、各非処理表面の環の幅は、２〜６ｍｍの間である。

【0194】

やはり、本発明は、米国特許出願公開第’８９８号において特徴付けられているものなどの増強ステップのない多くの例において、高品質のスパッタリングターゲットアセンブリの作製に適しているので、本発明は、このような追加の処理ステップによる、及びこのような処理ステップのない接合を含む。

【0195】

セラミックＬｉＭＯ_２（ＬｉＣｏＯ_２）などの材料のターゲットボディ（複数可）などの、本明細書において特徴付けられるＣＩＰ高密度化中空円筒型ターゲットボディを接合するのに特に好適な本発明の技法のいくつかの追加例が以下に提示されている。

【0196】

前述の米国特許公開第２００７／００７４９６９号からの図５及び図６に例示されているような放射加熱システムとは異なり、本発明は、本発明のターゲットボディ（複数可）を図１０Ａ〜図１８に例示されているバッキング支持体に接合する様々な技法を含む。図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃは、本発明の接合技法において特徴付けられるステップの一部を例示している。図１０Ａは、スパッタリングターゲットアセンブリ支持体を本発明において作製されたターゲットボディに設けるために設計されているバッキングチューブ（例えば、チタン円筒型管）を示す。

【0197】

図１０Ｂは、「湿潤」区域において上記のような方法で湿潤させた後、上述のターゲットセグメントＴＳにより使用するために設計されている、バッキングチューブＢＴを示している。図１０Ｂにおいて、例えば、チャンバ内のスパッタリングデバイスの回転領域の適切に密閉したベアリング内に装着するのに適した非湿潤端部領域を見ることができる。

【0198】

図１０Ｃは、湿潤バッキングチューブＢＴに対して、この最も低い位置の場合、第１の、湿潤円筒型ターゲットボディＴＢ又はセグメントＴＳ（これは、導電性ラップＣＷ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｗｒａｐ）により予備的にラッピングされている）の位置決めを更に例示している。１０Ｃにおけるターゲットセグメントは、その下に位置されており、かつバッキングチューブ（前述の米国特許公開第’９６９号に示されているような支持体ブラケットを含む）に一時的に取り付けられている連結支持構造体のような任意の好適な手段によって、所望の位置に保持されている。

【0199】

図１１（図２１）は、露出しているセラミックの外側表面を有する、本発明の代表的な中空円筒型ターゲットボディ（例えば、ＣＩＰ高密度化ステップ及び焼結形成ステップ、並びにスパッタリングターゲットアセンブリバッキング支持体上の湿潤（及び、続いて組み立てられる）が整った状態への機械加工の後）を例示している（好ましくは、アセトンによる拭き取り後及び以下で記載する保護ラッピング前）。例えば、図１１のターゲットセグメントは、非湿潤状態にあるが、そうでない場合、組み立ての準備が整っている（直接、又は本明細書に記載されている保護ラッピングの追加を伴うかのいずれか）。図１１の円筒は、本発明により作製したターゲットボディであって、最終的に成形した円筒型ターゲットボディにおけるＣＩＰ高密度化をベースとする粒子配列を有する、ＣＩＰ高密度化焼結ＬｉＣｏＯ_２円筒型ターゲットボディ（ＬｉＣｏＯ_２原料粉末の外部調達に由来する）を有するターゲットボディの代表例である。円筒型焼結成形はまた、所望の構成及び表面粗さ（例えば、３マイクロメートル未満（Ｒａ））まで、標準的な方法で機械加工され得る。

【0200】

図１２Ａ（図２２）は、この実施形態において、露出外径表面まわりの半透明保護ラップとして示されている、保護ラップ（ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｗｒａｐ、ＰＷ）を追加した後の図１１のターゲットボディ又はセグメントＴＳを例示している（例えば、５０〜１００μｍ、より好ましくは約７５μｍのような最小厚のラップ）。図１２Ａに示されている実施形態において、ターゲットボディの露出表面（ＯＤ）全体を覆うよう、ラッピング（螺旋重なり形式のように）されているＫａｐｔｏｎ（商標）保護フィルム（テープではなく、したがって、ターゲットボディにより受け取られる粘着材料を含まない）などの、リボンフィルム（例えば、２〜２０インチのような２〜２４インチ、より好ましくは２〜１２インチの幅のリボン）を特徴としている。これは、ターゲットボディの全軸長に沿って、端縁部から端縁部までである。リボン材料は、例えば、より大きな元ロールから出て、１つ以上の円周方向へのラップの施用又はラミネート層により、ターゲットボディの外径表面全体を覆う、ラッピングされた所望の端部長さに到達した後、裁断され得る。半透明又は透明材料は、少なくともある程度、下層のターゲットの目視検査を容易にするので好ましい。

【0201】

図１２Ｂは、この実施形態において、ターゲットセグメントＴＳ（この実施形態におけるテープＴ１は、図１２Ｂにおいて示されているＰＷと直接、接触しているその粘着表面を好ましくは有する）と直接接触してＰＷを保持する一助となる粘着テープＴ１の形態にある、追加のＰＷ維持手段と一緒の横断面における同じ保護フィルムによる被覆を例示している。テープＴ１に以下で記載する誘導加熱プロセスが施されるので、このテープＴ１は、シリコーンなどの粘着剤によるポリアミド薄膜のような、こうした環境に適した材料（すなわち、ポリアミド層及びシリコーン粘着コーティング剤から形成されたテープ、例えば、Ｋａｐｔｏｎ（商標）テープで特徴付けられるもの）から形成されるべきである。テープＴ１の施用はやはり、ＰＷラップと下層のターゲットセグメントＴＳとの間の空気ポケットの回避を促進する。

【0202】

図１３Ａ（図２３）及び図１４は、図１２Ａの既に保護ラッピングされている円筒まわりに導電性ラップＣＷの施用を開始したものを見たものを例示しているが、代替的な実施形態では、保護ラップは省略され、ＣＷ層が、ターゲットボディ表面に直接、施用される省略され得る。本発明の代替実施形態では、ＣＷとＰＷラップの両方とも利用されず、本発明において作製するターゲットボディは、どちらのラップも使用されずに組み立てられる。しかし、本明細書における議論から分かる通り、本発明の実施形態では、ＰＷ及び／又はＣＷラップを使用すると有益である。

【0203】

ＣＷラップは、好ましくは、利用される場合、保護ラップの下層表面又はターゲットボディのＯＤ表面に対して、空気ポケットの形成の最小化をもたらすよう、十分に可撓性がある材料である。例えば、ＣＷ層は、例えば、下層のラミネート表面と＞９０％の全面接触、より好ましくは９９％の全面接触範囲を実現するのに十分に可撓性があるべきである。更に、ＣＷラップの厚さは、１〜５つのラップ（可能性として、１〜５倍のＣＷ厚さ）のような複数のラミネートラッピングが存在する場合でさえも、組合せ物の（ＯＤ）があまり多く増加することなく、ラッピングするのを促進するよう、好ましくは比較的、薄い（例えば、０．３〜０．５ｍｍ）。好ましい実施形態では、導電性材料は、約４０〜８０ｍｍ（例えば、６０ｍｍ）のリボン幅を有するもののようなリボンラップの導電性衣材料である。

【0204】

保護ラップＰＷの使用は、染み、又は導電性ラップ中の材料と円筒ボディとの間の望ましくない化学反応が起こる可能性があると思われる場合などの一部の環境では、特に望ましい（例えば、保護ラップ体の層を使用しない炭素をベースとする導電性ラップを利用する場合、ＬｉＣｏＯ_２の炭素染み）。この実施形態において、導電性ラップは、上記の属性を有しており、好ましくは、やはりリボン形式にある（例えば、封止される布縁を好ましくは有するＣＷラップに関して、上記のものなどの幅を有する、上述の導電性炭素繊維布シート）。例えば、リボンラップＣＷが利用される場合、螺旋の形で重なることができる。ＣＷラップの（「適用される半径方向の」）厚さは、接合プロセスにおける所望の温度を実現するために利用される明記した誘発源加熱を達成しながら、好ましくは、明記した可撓性を十分に維持する。

【0205】

リボン導電性ラップＣＷに関連する利点の１つは、導電性ラップが、例えば、接合性金属はんだ（例えば、インジウム及びインジウム合金）などの取付け材料によりターゲットボディ／バッキング支持体を間隙充填した後の関係を設定した、段階的なホッターオントップ（ｈｏｔｔｅｒ−ｏｎ−ｔｏｐ）／クーラーオンボトム（ｃｏｏｌｅｒ−ｏｎ−ｂｏｔｔｏｍ）接合を保持する軸方向の温度グラジエント調節において、一層大きな可撓性をもたらすことである。例えば、ターゲットボディを移動するＣＷ材料の重なり率の程度の向上、又はリボンがターゲットボディに供給される円周方向のラッピング量の増加により、接合状況に十分に適した、ＣＷにより推進される強制的な軸方向の温度グラジエントをもたらすことができる。ラップはそれ自体、このラップは長さに沿って含有する導電性材料の量（様々な炭素フィラメント又は粉末の百分率量のような）を変えるなどにより、その長さに沿って、様々な伝導度を有することができる。

【0206】

同様に、以下に記載されているもののようなマルチセグメントの実施形態において、類似した異なる軸方向の温度グラジエントテーマ（例えば、段階的に、ホッターオントップ−クーラーオンボトム）は、低い側に１つのＣＷラップ厚さ／中間に二重のＣＷラップ／及び上部に三重のＣＷラップというシークエンスを特徴にして設定されている誘導加熱のような、１つのターゲットセグメントからその次へとより多くのラップ材料を設けることによって実施され得る。軸方向の同じ変化はまた、例えば、１つのラップから次のラップまでのラップ材料の材料量の、導電性が異なる重量を使用することにより行うこともできる。導電性ラップはまた、ターゲットセグメントのＯＤ全体のまわりに好ましくはラッピングされており、かつテープＴ２のような保持手段により適切な位置に保持されており、この保持手段は、ターゲットセグメントＴＳ（及び、存在する場合、ＰＷ）に対する導電性ラップの相対位置を保持する一助となるよう、及び導電性ラップＣＷとこのＣＷが接触している表面との間の空気ポケットによる分離を避ける一助となるよう配置されている。

【0207】

図１３Ｂは、本発明の一実施形態において特徴的な、ターゲットボディ、保護ラップ、第１のテープ、導電性ラップ、第２のテープ層又はラミネート配列を例示している。ターゲットボディＯＤの上に追加された層のそれぞれは、比較的薄く、組合せ物は、誘導加熱器の内部と組合せ物全体のＯＤの間の円周方向の所望の空間を設けるよう、十分に薄い。例えば、基礎としてのターゲットボディのＯＤから開始して、保護ラップの薄層（例えば、１００μｍ以下のもの）、テープの薄層（例えば、７５μｍ以下）、導電性ラップの薄層又は層の組（例えば、単層は２ｍｍ以下であり（層あたり０．２５〜１ｍｍ、より好ましくはＣＷ層あたり０．３〜０．５ｍｍのような）、その結果、導電性ラップ、例えば５つのラップの実施形態における多重ラップ配列の場合でさえも、１つのＣＷ層の厚さ範囲が０．２５〜２ｍｍである場合、ＣＷラップの厚さ範囲の合計は、１．２５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲をもたらす）をもたらすことができる。追加例として、約０．４ｍｍの厚さを有するＣＷが利用される（その結果、３つのラップの実施形態は、１．２ｍｍの追加となる）。

【0208】

上記の同じテープＴ１材料から形成されるもの（例えば、更に７５μｍ以下）などの、上記のもののような追加のテープＴ２などの導電性ラップ固定器具手段も追加することができる。したがって、上記の実施形態では、厚さ２ｍｍのＣＷラップの値の合計は、様々な（最大５つのラップ）配列について、２．２５ｍｍ（１つのＣＷラップ）〜１０．２５ｍｍ（５つのＣＷラップ）の範囲を特徴とする。したがって、厚さ約０．４ｍｍのＣＷを特徴とする上記の代替的な実施形態では、厚さ全体が０．６５ｍｍ（１つのＣＷラップ）〜１．４５ｍｍ（３つのＣＷラップ）の範囲である。本発明の実施形態は、好ましくは、０．５〜３．５ｍｍの半径方向の厚さ組合せのターゲットボディの外部表面（３つのラップの実施形態を含む）からの全厚さ組合せを特色とする。

【0209】

図１０Ｃは、既に湿潤されているターゲットチューブ上に配置されており、かつ誘導加熱を開始する準備の整ったこのような保護ラップ及び導電性ラップ（既に湿潤されている）ターゲットセグメントを示している。

【0210】

図１５は、誘導加熱の初期段階を例示しており、誘導加熱器が、図１０Ｃに示されている、保護材料及び導電性材料によりラッピングされている最下位のターゲットボディ全体（例えば、ターゲットボディを円周方向に包含する）に配置されている。一旦、ラッピングされているターゲットセグメントＴＳが、所望の関係（例えば、所望の軸方向の温度グラジエントスケジュールを得るのを容易にするため、開始する位置として、ターゲットボディの低い方の領域を円周方向に取り囲んでいる）でバッキングチューブＢＴ及び誘導加熱器ＩＨ（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｈｅａｔｅｒ）上に適切に配置されると、誘導加熱プロセスの使用によって、その最下位のターゲットセグメント又はボディＴＳをバッキングチューブＢＴに接合して、取付け間隙に充填するのに十分な接合材料をもたらすことができる。

【0211】

図１５に示されている通り、ターゲットボディ、バッキングチューブ及び接合材料（例えば、インジウムなどの金属はんだ）に特徴的な材料に対して、所望の取付位置に置かれている、コントロールユニットＣＵ（ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）（周波数及びエネルギー設定手段（例えば、ダイアル式又はタッチスクリーン式設定の選択肢を有する）を有する誘導加熱器ＩＨが適切に設置されている。同様に、図１５に示されている通り、誘導加熱器のサイズは、ターゲットボディに一般的に合わせた高さ（例えば、必要な場合、目視により及び物理的にアクセスするのを容易にするよう、ほぼ同じ（１００％）又はそれ未満（４０％〜８０％））を有するよう作製することができる。しかし、異なる軸長ターゲットボディの可能性を鑑みると、誘導加熱器は、軸長はあまり短く作製されるべきではなく（例えば、あまりに長い加熱調節時間）又は軸長をあまりに長く作製されるべきではない（近接の喪失又は正確な軸方向のグラジエントの制御）。同様に、誘導加熱器の内部に開口部を設けたアクセス領域のサイズを整え、こうして、誘導加熱器は、好適な空間距離を有する、図１２に示されている装着されたターゲットボディの外周の上で下方向にスライドすることができるが（誘導加熱は、少なくとも、誘導加熱器の隙間内に位置されている導電性材料に対して、非接触加熱プロセスとなるため）、空間距離が大きすぎると、誘導加熱能力又は効率が損なわれる。この円周方向の空間設定はまた、これが誘導加熱器に対して移動されるターゲットボディ（ターゲットアセンブリ）である場合、関連して調節される。いずれかのシナリオにおいて、上記の可能性のある多重ラップの実施形態（例えば、図１３）は、非接触誘導加熱を適切に維持することに対して考慮がなされる。

【0212】

一旦、誘導加熱器が、ターゲットボディのまわりに円周方向に適切に配置されると（例えば、加熱予定のターゲットボディと共通する同じ横方向の断面高さを共有する）、誘導加熱器に所望のレベルまでエネルギーを供給することができ、所望の温度に到達すると（例えば、１６５〜２２０℃）、円周方向の間隙領域に好適な加熱環境が存在し（及び、存在する場合、湿潤材料は、例えば、望ましい軟化状態にある）、「間隙充填剤」である金属はんだのような「間隙充填剤」接合材料を導入することができる。この導入は、図９Ａに図示されており、かつ好ましくは気泡を除去するための撹拌と連携した、注ぎ入れによる所望の方法で実施される。例えば、インジウムのような金属はんだを間隙内にすくい入れて（又は、他には注ぎ入れて）、撹拌を使用して、接合表面に由来する酸化物及び気泡をなくす一助とすることができる。

【0213】

一旦、間隙領域における所望の加熱レベルが、誘導加熱器（及び、存在する場合、ＣＷ）によって生じ、湿潤材料（存在する場合）が十分に軟化すると、間隙充填接合材料ＢＭの注ぎ入れを完了することができる。加熱供給関係の適切な位置での調節時又は加熱供給の停止時に、適切な間隙領域において十分に冷却された後、ターゲットボディ及びバッキングチューブは、一緒に接合若しくは取付けが開始されるか、又は接合状態又は一緒に取り付けた状態になる。

【0214】

図１５〜図１７に例示されている実施形態では、誘導加熱器は、ターゲットボディの長さに沿って軸方向の冷却／加熱温度グラジエントの正確な制御を可能にする方法で、固定されたバッキングチューブ（例えば、直立した基材支持体を挿入したスタブ（ｓｔｕｂ）の伸長によって伸縮自在に及び固定して収容されるバッキングチューブ）に対して適正な位置で軸方向に調節されることが分かる。こうして、予め処理されているターゲットボディは、隣のターゲットセグメントをバッキングチューブ（好ましくは、上述のシリコンのスペーシングリングなどの中間軸スペーサーを使用して）の上に配置する前に、望ましい冷却状態にあることができる。こうして、作業者はまた、例えば、処理されたターゲットセグメントにひび割れ（その薄さ、及び／又は加熱後でさえもＰＷが半透明若しくは一般に透明な特性があるために、通常、保護ラップ（存在する場合）を除去する必要はないが、このようなターゲットボディ上の導電性ラップを除去した後のように）、及び接合材料の漏れという問題がないことを目視で確認するため、隣の一列に並んでいるターゲットボディの接合手順を開始する前に、アクセスする機会を有する。同様に、このようなステップの後、誘導加熱器の相対的な位置、第１のターゲットボディ（又は、その現在の状態のターゲットボディアセンブリ）又はこれらの両方が調節され、その結果、誘導加熱器は、第２の積み重ねられているターゲットボディ（例えば、本発明の実施形態では、誘導加熱器は、最初に２つのターゲットボディの間にまたがって配置され得ることも留意されたい）の加熱を開始する。同様に、軸方向に沿って誘導加熱器を調節するよりもむしろ（又は、複数のＩＨが利用される場合、複数の加熱器）、ターゲットボディ（複数）は、ＩＨに対して調節され得る（こうして、固定された接合材料の供給位置は、誘導加熱器が、ある水平面において固定して維持されることができ、かつ適切な溶融はんだの間隙の移動及び気泡の除去を確認するために、間隙の充填をモニタリングするような場合、誘導加熱器の位置決め固定及び間隙を充填接合する施用が、目視により及び物理的に好適にアクセス可能な単一位置でもたらすことができることに基づいて、充填されることになる円周方向の間隙の上部領域が望ましい平面に調節され得るよう、設けることができる）。

【0215】

代替的な実施形態では、適正な位置に固定されている複数の積み重ねられた誘導加熱器ＩＨ、及び接合する時間に適切な位置にやはり固定されている挿入されたターゲットアセンブリが存在し、一連の誘導加熱器は、積み重ねられたターゲットセグメントＴＳの積み重ねレベル及び高い電流レベルと協調して、水平方向に制御された形態で作動が開始される。

【0216】

図１６（これは、誘導加熱器の調節実施形態を表す）は、誘導加熱器を第１のターゲットセグメントから離れて再配置する前に、下側に配置されている第１のターゲットボディの上のバッキングチューブ上に第２のターゲットボディ円筒又はターゲットセグメントを追加して例示している。本発明の実施形態では、所望の分離度をもたらすよう、個々の積み重ねられたターゲット間に軸間隙スペーシングリングが設けられ、スパッタリング使用中の延伸部を収容することができ、このスペーシングリングは、第１のターゲットボディ上に第２のターゲットボディを積み重ねる最終的な位置決めの前に、適正な位置に置かれる。

【0217】

図１７は、図１６の配列を示しているが、誘導加熱器は、第２のターゲットボディの集約された誘導加熱のために再配置されている。

【0218】

誘導加熱（好ましくは、個別化したターゲットボディ）による位置及び接合の設定は、所望の数のターゲットボディがターゲットチューブに接合されるまでに直列して完成されると、図１８に例示されているものなどの完成したターゲットアセンブリが得られる。すなわち、図１８は、スパッタリングターゲットアセンブリをもたらす、一般的なバッキングチューブ上の接合された複数のターゲットボディを例示しており、ターゲットアセンブリは、誘導加熱器とは分離されている。同様に、本発明において、軸間隙（必要な場合）を清浄さえすればよい、及びいかなる除去可能な軸方向のスペーサーの除去（ターゲットセグメントスペーサーが全く（又は恒久的に）利用されない場合）のような接合後の要件はほとんどない。更に、保護（接合段階）ラップＰＷが除去されず、包装保護材料として保持される状況では、製造されたスパッタリングターゲットアセンブリを次の場所に送る前に、更なる汚染物質混入を懸念することなく、ＣＷラップ及び固定器具手段Ｔ２は、使用される場合（それぞれが、ターゲットボディの検査プロセスにおいて、早くに除去されない場合）、除去することしか必要としない。すなわち、利用される保護ラップ及びいずれのテープＴ１も、加熱取付けプロセスに関連する熱に耐えるよう、及び接合プロセスの完了後に継続的な保護的使用に好適となるよう設計されている。

【0219】

実施例１〜５Ｃ
ＣＩＰ高密度化円筒型スパッタリングターゲットボディの形成を対象とする一部の例示的な実施例１〜５Ｃが以下に提示されており、以下の表Ｅ（この表は、ＬｉＣｏＯ_２、ミル、ｄ５０、及び表Ａからのバインダデータを包含する）は、実施例１〜５Ｃの属性の一部をまとめている。更に、実施例１は、本発明の上記の誘導加熱接合技法の変形を使用する、スパッタリングターゲットアセンブリの形成の記載を含む。

【0220】

実施例１
脱イオン水１４リットルを、ポリエチレンの回分用槽に導入する。分散剤として一般に使用される合成ポリ電解質１．２ｋｇを上記の水に加え、混合する。濃ＮＨ_４ＯＨ溶液（約２５重量％）を滴下添加することにより、この混合物のｐＨを１０＋／−０．５に調節する。

【0221】

Ｃｅｌｌｃｏｒｅ（登録商標）Ｄ５リチウムコバルト酸化物粉末（ＲＢＭ、Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、本出願者であるＵｍｉｃｏｒｅのビジネスユニットにより供給）６０ｋｇを混合しながら、上記の水溶液にゆっくりと添加する。

【0222】

混合槽をＢｕｅｈｌｅｒ Ｍｉｌｌの入り口及び出口の管に取付け、この混合物を約４時間、湿式ミル粉砕する（機器設定）。ディスク遠心式粒度分布測定装置（モデルＤＣ１２０００）によって決定すると、０．５マイクロメートルの目標ｄ５０値となる試料を１時間毎に採集する。ミル粉砕プロセス中に、ｎ−オクタノールを消泡剤として加える。

【0223】

Ｃｅｌｌｃｏｒｅ（登録商標）Ｄ５リチウムコバルト酸化物粉末の上記のミル粉砕は、図３に示されている通り、バイモーダル粒子サイズ分布をもたらす。

【0224】

ミル粉砕が完了すると、得られたスリップを、ポリビニルアルコールをベースとするバインダ９２７ｇ（２重量％）が存在する混合槽に移送する。この混合物を終夜、撹拌する（約１４時間）。

【0225】

ＧＥＡ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｉｎｏｒスプレータワーにおいて、得られたスリップをスプレードライすることにより、粒状物を調製する。スプレーは、２５ｒｐｍのポンプ速度（Ｗａｔｓｏｎ Ｍａｒｌｏｗ５２０Ｕポンプ）で行い、噴水型スプレーノズルを使用して、１０〜１２ｋｇ／時の処理能力を得る。入り口及び出口温度は、２２５℃及び１２０℃で制御する。これらの条件は、サイクロンへの損失を３０％未満まで最小化した。粒状物を粒子サイズ（ふるい分析により決定するとｄ５０＝６０〜１００マイクロメートル）、安息角（０．３〜０．５；ＰＴＬ Ｖ３６．６１；ＩＳＯ４３２４）、タップ密度（１．３〜２．０ｇ／ｃｍ^３；Ｅｒｗｅｋａ ＳＶＭ−２０２）、ＪＥＬ Ｓｔａｍｐｆｖｏｌｕｍｅｔｅｒ ＳＴＡＶ２００３）及び残留水分（＜２％；ＯＨａｕｓ ＭＢ４５水分分析装置）により特徴付けた。

【0226】

主な粒子画分及び微細物を合わせてブレンドした後、中央に位置されている円筒型アルミニウムコア、並びに上部及び下部ポリウレタン固定器具を装備した円筒型ＣＩＰ金型のゴム製バッグに充填した。ゴム栓により封入して排気した後、金型を４０００ｂａｒの静水力に露出した。

【0227】

ゴム製バッグから取り出して、コアから抜き出した後、約１８１〜１８４ｍｍのＯＤ、１４３〜１４５ｍｍのＩＤ及び３１５〜３２０ｍｍ長さの寸法を有するＬｉＣｏＯ_２の中空円筒型グリーンボディが得られた。

【0228】

これらの試料の場合、外側周辺の表面の寸法を調節するためのグリーン機械加工、及び端の面を正方形にすることはしなかった。代わりに、いかなる鋭い縁もブレードを用いて除去した。次に、送風機及びダンパーを装備した焼結炉にグリーンボディを入れた。脱脂及び焼結は、脱脂段階（Ｔ≦５００℃）及び最後の冷却（Ｔ≦６００℃）の間、送風機をオンにしてダンパーのみ開放して、（箱型）炉中、大気圧で単回周期で行った。全燃焼プロセスの温度プロファイルは、図１に示されている。

【0229】

焼結後に、アルキメデスの方法により円筒の密度を決定したが、ＬｉＣｏＯ_２表面の孔隙のため、外側の表面をまず、既知量及び密度（ＰｌａｓｔｉＤｉｐラバースプレー）のポリマーコーティング剤により最初にコーティングした。密度は、４．６５〜４．７０ｇ／ｃｍ^３の範囲であった（理論密度＝５．１６ｇ／ｃｍ^３）。

【0230】

焼結寸法は、ＯＤが１６５〜１７３ｍｍ、ＩＤが１３０〜１３６ｍｍ、長さが２８５〜２９５ｍｍの範囲であった。

【0231】

焼結した円筒を機械加工し、最終寸法にした（ＩＤ及びＯＤに関する粗さ値を確認するために試験した粗さＲａは、３．０Ｒａ未満であった）。

【0232】

機械加工したターゲットの抵抗率は、同じターゲット材料の４つの試料に基づく標準４点プローブ測定に従って測定した。試料１−Ｐ−３−１〜１−Ｐ−３−１の結果が、以下の表１に提示されている。

【0233】

【表6】

【0234】

表１に集められている結果は、４点のプローブ試験に関する、ＩＳＯ１６５２５−２：２０１４方法により得られる。長さ、幅、ａ及びｂは、試料の各々の幾何学的パラメータである。

【0235】

抵抗率の表１の結果は、各試料について、９１．０％（４．７０ｇ／ｃｍ^３）の相対密度値に関連する。

【0236】

機械加工したＬｉＣｏＯ_２円筒は、本明細書に記載されている誘導加熱技法後に、Ｔｉ製バッキングチューブに接合し、この技法の特徴の一部は、以下に記載されている実施例に利用されている。

【0237】

スパッタリングターゲットアセンブリ：チタン製バッキングチューブ上の実施例１のＬｉＣｏＯ_２ターゲットの接合プロセスにおける誘導加熱器の使用。
１）Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）（ポリイミド）テープによる、ＬｉＣｏＯ_２円筒の外側表面の保護は、この接着剤に由来する残留物が表面に染みをつけるので、使用しない。代わりに、Ｋａｐｔｏｎ薄膜を表面に施用し、ラッピングを適切な位置にテープする。
２）湿潤する前に、ＬｉＣｏＯ_２円筒のＩＤをアセトンで清浄した。
３）２００℃で湿潤するため、ボックス型炉中でターゲットを加熱した。
４）ＬｉＣｏＯ_２のＩＤはサンドブラストされず、表面を活性化するのに実施されるプラズマ処理はなく、なぜなら、これは、このような活性化しないで優れた湿潤性を実現するのに好適なターゲットセグメントの表面には必要ないからであった。
５）バッキングチューブは、プラズマによる予備処理を使用して、インジウムにより湿潤した。
６）ブラシを用いてインジウムをセグメントのＩＤ上に広げ、次に、超音波ホーンにより処理した。
７）インジウムによる湿潤接着は、イン−ツー−インスティックテスト（Ｉｎ−ｔｏ−Ｉｎ ｓｔｉｃｋ ｔｅｓｔ）により検証し、この場合、セラミックの不具合が、イン−ツー−イン接合（Ｉｎ−ｔｏ−Ｉｎ ｂｏｎｄ）の不具合の前に発生した。
８）ターゲットは、一般的なバッキングチューブに対して、一度に１つのセグメントに組み立てた。
９）シリコーンエラストマーガスケットを使用して、０．１５〜０．５５ｍｍの軸間隙幅を確定した。
１０）保護ラッピングしたセラミック製ターゲットボディは、ＬｉＣｏＯ_２及びバッキングチューブの誘導加熱を促進するよう、導電性ブランケットによりラッピングされ、利用される導電性ラップは、縦長の炭素繊維、ガラス／ポリエステル繊維布を含む、市販の炭素をベースとする導電性布であり、セルフエッジング（ｓｅｌｆ−ｅｄｇｉｎｇ）して固定された。このような布は、スイスのＳｕｔｅｒ Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ ＡＧ又は「Ｓｕｔｅｒ Ｓｗｉｓｓ」から入手可能であり、図１３Ａ及び図１４に例示されている重なり螺旋リボン型ラップの形態であった。
１１）約１ｍｍの間隙を残したバッキングチューブ周辺の円筒を整列させるため、３つの短いワイヤを使用した。
１２）間隙充填剤接合材料としてのインジウムの供給は、間隙にインジウムをすくい入れること、並びに撹拌により接合表面から酸化物及び気泡を不含にすることを含んだ。
１３）ターゲットボディは、垂直方向に接合した。
１４）Ｋａｐｔｏｎラップの使用により、接合後のＬｉＣｏＯ_２表面のいかなる清浄の必要性も最小化された。セグメント間隙を清浄しただけであった。これは、研磨などの表面処理が危険な粉塵を生成するので、特に有利であるが、ターゲット表面から除去することはやはり難しい。この保護はまた、ＬｉＣｏＯ_２と炭素をベースとする導電性ラップとの反応によって引き起こされる、表面の変色を防止する。

【0238】

実施例１では、ＬｉＣｏＯ_２ターゲットは、この値を含めた、１〜１００ｋＨｚ、及び好ましくは１〜２０ＫＨｚの間を含む作業可能な周波数を使用して、本明細書に記載されている誘導加熱技法後に接合される。

【0239】

より好ましくは、周波数範囲は、この値を含めて、６〜１２ｋＨｚの間である。

【0240】

実施例１では、誘導接合方法において使用される誘導発生器は、この値を含め、１〜２０ｋＷ、及び好ましくは１〜１０ｋＷの間を含む出力レベル下で作業するよう手はずが整えられている。

【0241】

より好ましくは、出力範囲は、この値を含めて、１〜３ｋＷの間である。

【0242】

周波数及び出力の範囲選択は、アセンブリターゲット＋バッキングチューブの幾何学特性（例えば、ターゲットの長さ及び幅、バッキングチューブの長さ及び幅など）及び材料特性（例えば、バッキングチューブ材料、ターゲット材料、導電性ラップ材料など）に依存し、本明細書に記載されている接合が有効となるこのような方法で調節される。

【0243】

以下の表Ｅは、実施例１及び得られたターゲットボディの形成に利用される方法に関する特徴を提示している。

【0244】

実施例２
円筒型ターゲットボディの処理は、ＬｉＣｏＯ_２の代替源である、Ｃｅｌｌｃｏｒｅ（登録商標）Ｄ２０（やはり、ＲＢＭによって供給される）が利用されたことを除くと、実施例１のそれと同じであった。以下の表Ｅは、実施例２及び得られたターゲットボディの形成に利用される方法に関する特徴を提示している。

【0245】

実施例３
処理は、より小規模の、Ｃｅｌｌｃｏｒｅ（登録商標）Ｄ５を２．８５ｋｇ、及び２重量％のポリビニルアルコールバインダであることを除き、実施例１と同じであり、これは、Ｕｎｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｔｔｒｉｔｏｒ（モデル１−Ｓ）においてミル粉砕を必要とした。以下の表Ｅは、実施例３及び得られたターゲットボディの形成に利用される方法に関する特徴を提示している。

【0246】

実施例４
処理は、代替的なバインダである、アクリレートをベースとするバインダを利用した以外、実施例３のそれと同じであった。以下の表Ｅは、実施例４及び得られたターゲットボディの形成に利用される方法に関する特徴を提示している。

【0247】

実施例５
処理は、焼結中の高温浸漬の温度が、様々な温度Ｔ（５Ａ：９５０℃；５Ｂ；１０００℃及び５Ｃ：１０５０℃）で行われた以外、実施例４と同じであった。

【0248】

【表7】

【0249】

本発明は、現在のところ好ましい実施形態の観点で記載されているが、このような開示は、限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。様々な変形及び修正が、上記の開示を一読した後、当業者に明白になることは確かである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】