特許 6756283 円筒型スパッタリングターゲット

(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】6756283

(24)【登録日】2020年8月31日

(45)【発行日】2020年9月16日

(54)【発明の名称】円筒型スパッタリングターゲット

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20200907BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/34 B

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-54998(P2017-54998)

(22)【出願日】2017年3月21日

(65)【公開番号】特開2017-190523(P2017-190523A)

(43)【公開日】2017年10月19日

【審査請求日】2019年9月25日

(31)【優先権主張番号】特願2016-79507(P2016-79507)

(32)【優先日】2016年4月12日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006264

【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100142424

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 文広

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】植田 稔晃

(72)【発明者】

【氏名】岡野 晋

【審査官】 神▲崎▼ 賢一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１４０６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１２５５８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−１３８００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０３６４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１３２０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８７０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０８４９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１６８８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５１９５５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒形状をなすスパッタリングターゲット材と、このスパッタリングターゲット材の内周側に接合層を介して接合されたバッキングチューブと、を備えた円筒型スパッタリングターゲットであって、
前記バッキングチューブにおける径方向の熱抵抗が６．５×１０^-5Ｋ／Ｗ以下とされていることを特徴とする円筒型スパッタリングターゲット。

【請求項2】

前記接合層の外周面から前記バッキングチューブの内周面までの径方向の熱抵抗が１．２×１０^-4Ｋ／Ｗ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載の円筒型スパッタリングターゲット。

【請求項3】

前記接合層と前記バッキングチューブとの接合強度が４ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の円筒型スパッタリングターゲット。

【請求項4】

前記バッキングチューブは、ビッカース硬さが１００Ｈｖ以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の円筒型スパッタリングターゲット。

【請求項5】

前記バッキングチューブは、銅合金で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の円筒型スパッタリングターゲット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円筒形状をなすスパッタリングターゲット材と、このスパッタリングターゲット材の内周側に接合層を介して接合されたバッキングチューブと、を備えた円筒型スパッタリングターゲットに関するものである。

【背景技術】

【0002】

金属膜や酸化物膜等の薄膜を成膜する手段として、スパッタリングターゲットを用いたスパッタ法が広く用いられている。
一般に、スパッタリングターゲットは、成膜する薄膜の組成に応じて形成されたスパッタリングターゲット材と、このスパッタリングターゲット材を保持するバッキング材とが、接合層を介して接合された構造とされている。
スパッタリングターゲット材とバッキング材との間に介在する接合層を構成する接合材としては、例えばＩｎ、或いは、Ｓｎ−Ｐｂ合金等が挙げられる。接合時の作業性や歪を小さくするために、これら接合層を構成する接合材の融点は、例えば３００℃以下と比較的低融点の材料が使用されている。

【0003】

上述のスパッタリングターゲットとしては、例えば、平板型スパッタリングターゲット、及び、円筒型スパッタリングターゲットが提案されている。
平板型スパッタリングターゲットにおいては、平板形状のターゲット材と平板状のバッキング材（バッキングプレート）が積層された構造とされる。
また、円筒型スパッタリングターゲットにおいては、例えば特許文献１に記載されているように、円筒形状のターゲット材の内周側に円筒状のバッキング材（バッキングチューブ）が接合層を介して接合された構造とされる。なお、大型基板への成膜に対応するため、円筒型ターゲットのターゲット材の軸線方向長さを、例えば０．５ｍ以上と比較的長く設定したものが提案されている。

【0004】

平板型スパッタリングターゲットにおいては、ターゲット材の使用効率が２０〜３０％程度と低く、連続スパッタリングができないため、効率的に成膜ができなかった。
これに対して、円筒型スパッタリングターゲットは、その外周面がスパッタリング面とされており、ターゲットを回転しながらスパッタを実施することから、平板型スパッタリングターゲットを用いた場合に比べて連続成膜に適しており、かつ、エロ―ジョン部が周方向に広がるため、円筒形状のスパッタリングターゲット材の使用効率が６０〜８０％と高くなるといった利点を有している。
さらに、円筒型スパッタリングターゲットにおいては、バッキングチューブの内周側から冷却される構成とされており、上述のようにエロ―ジョン部が周方向に広がることから、円筒形状のスパッタリングターゲット材の温度上昇を抑制でき、スパッタリング時のパワー密度を上げることができ、成膜のスループットをさらに向上させることが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４−０３７６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、近年、液晶パネル、太陽電池パネル等においては、さらなる原価低減が求められていることから、スパッタリング時のパワー密度をさらに上げて成膜のスループットをさらに向上させることが求められている。
ここで、上述の円筒型スパッタリングターゲットにおいては、さらなるパワー密度の上昇により、スパッタリング時において円筒形状のスパッタリングターゲット材の表面温度が上昇し、Ｉｎ等の低融点金属で構成された接合層が溶け出してしまうといった問題があった。このため、従来の円筒型スパッタリングターゲットにおいては、さらなるパワー密度の上昇を実現することができなかった。

【0007】

また、従来の円筒型スパッタリングターゲットにおいては、使用初期には問題がなくても、使用が進むにつれてエロ―ジョンが進行してスパッタリングターゲット材の肉厚が局所的に減少し、円筒形状のスパッタリングターゲット材の内周側に位置する接合層が溶け出してしまうおそれがあった。
しかしながら、さらなる原価低減の観点から、円筒形状のスパッタリングターゲット材の使用効率をさらに向上させて円筒型スパッタリングターゲットの交換頻度を少なくするために、エロ―ジョンが進行した場合でも使用可能な円筒型スパッタリングターゲットが求められている。

【0008】

さらに、液晶パネル、太陽電池パネル等におけるさらなる原価低減のために、成膜する基板の大型化により、円筒型スパッタリングターゲットの軸線方向長さが長くなっているが、その径方向のサイズは大きく変更されていない。このため、スパッタリング時に発生した熱をバッキングチューブの内周側へ効率的に放散することができず、円筒型スパッタリングターゲットが温度上昇しやすくなっており、やはり、接合層の溶け出しが生じるおそれがあった。

【0009】

また、上記の円筒型スパッタリングターゲットの温度上昇は、バッキングチューブの内部に冷却水を流すことにより冷却するが、スパッタリング装置によっては、円筒型スパッタリングターゲットの冷却に使用した冷却水を、別の円筒型スパッタリングターゲットの冷却に使用するものがあるために、円筒型スパッタリングターゲット全体が温度上昇しやすくなっているものがあり、円筒形状のスパッタリングターゲット材の内側にある接合層が溶け出しやすくなっている。

【0010】

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、スパッタリング時のパワー密度を高く設定した場合や、使用によりエロ―ジョンが進行した場合であっても、接合層の溶け出しを抑制することができ、安定して成膜を行うことが可能な円筒型スパッタリングターゲットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の課題を解決するために、本発明の円筒型スパッタリングターゲットは、円筒形状をなすスパッタリングターゲット材と、このスパッタリングターゲット材の内周側に接合層を介して接合されたバッキングチューブと、を備えた円筒型スパッタリングターゲットであって、前記バッキングチューブにおける径方向の熱抵抗が６．５×１０^-5Ｋ／Ｗ以下とされていることを特徴としている。

【0012】

このような構成とされた本発明の円筒型スパッタリングターゲットによれば、前記バッキングチューブにおける径方向の熱抵抗が６．５×１０^-5Ｋ／Ｗ以下とされているので、円筒形状のターゲット材で発生した熱を前記バッキングチューブ側へ効率的に放散させることによって、円筒型スパッタリングターゲットの温度上昇を抑制でき、接合層の溶け出しを抑制することができる。よって、高いパワー密度でスパッタを行うことができ、成膜のスループットを向上させることができる。また、使用によりエロ―ジョンが進行して円筒形状のスパッタリングターゲット材の肉厚が局所的に薄くなっても、スパッタリング成膜を行うことが可能となる。

【0013】

ここで、本発明の円筒型スパッタリングターゲットにおいては、前記接合層の外周面から前記バッキングチューブの内周面までの径方向の熱抵抗が１．２×１０^-4Ｋ／Ｗ以下とされていることが好ましい。
この場合、接合層及びバッキングチューブにおいて熱の伝導が促進され、円筒形状のスパッタリングターゲット材で発生した熱を前記バッキングチューブ側へさらに効率的に伝達することができ、接合層の溶け出しを抑制することができる。

【0014】

また、本発明の円筒型スパッタリングターゲットにおいては、前記接合層と前記バッキングチューブとの接合強度が４ＭＰａ以上であることが好ましく、８ＭＰａ以上であることがより好ましい。
この場合、前記スパッタリングターゲット材と前記バッキングチューブとが接合層を介して確実に接合されており、円筒形状のスパッタリングターゲット材で発生した熱を前記バッキングチューブ側へ確実に伝達することができ、接合層の溶け出しを抑制することができる。

【0015】

さらに、本発明の円筒型スパッタリングターゲットにおいては、前記バッキングチューブは、ビッカース硬さが１００Ｈｖ以上であることが好ましい。
この場合、バッキングチューブの硬さが十分に確保されていることから、円筒型スパッタリングターゲットに曲げ応力等が作用した場合でも、バッキングチューブが変形することを抑制でき、接合層への負荷を低減することができる。よって、温度上昇によって接合層が軟化した場合であっても、接合層が押し出されることがない。

【0016】

また、本発明の円筒型スパッタリングターゲットにおいては、前記バッキングチューブは、銅合金で構成されていることが好ましい。
この場合、バッキングチューブが銅合金で構成されているので、熱伝導性に優れており、前記バッキングチューブにおける径方向の熱抵抗を低くすることができる。

【発明の効果】

【0017】

以上のように、本発明によれば、スパッタ時のパワー密度を高く設定した場合や、使用によりエロ―ジョンが進行した場合であっても、接合層の溶け出しを抑制することができ、安定して成膜を行うことが可能な円筒型スパッタリングターゲットを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係る円筒型スパッタリングターゲットの概略説明図である。（ａ）が軸線Ｏ方向に直交する断面図、（ｂ）が軸線Ｏに沿った断面図である。

【図2】径方向の熱抵抗の計算方法を示す説明図である。

【図3】接合層とバッキングチューブとの接合強度の測定方法を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本発明の実施形態である円筒型スパッタリングターゲットについて、添付した図面を参照して説明する。

【0020】

本実施形態に係る円筒型スパッタリングターゲット１０は、図１に示すように、軸線Ｏに沿って延在する円筒形状をなすスパッタリングターゲット材１１と、このスパッタリングターゲット材１１の内周側に挿入された円筒形状のバッキングチューブ１２とを備えている。
そして、円筒形状のスパッタリングターゲット材１１とバッキングチューブ１２は、接合層１３を介して接合されている。

【0021】

スパッタリングターゲット材１１は、成膜する薄膜の組成に応じた組成とされており、各種金属及び酸化物等で構成されている。
また、この円筒形状のスパッタリングターゲット材１１のサイズは、例えば外径Ｄ_Tが０．１５ｍ≦Ｄ_T≦０．１７ｍの範囲内、内径ｄ_Tが０．１２ｍ≦ｄ_T≦０．１４ｍの範囲内、軸線Ｏ方向長さｌ_Tが０．５ｍ≦ｌ_T≦３ｍの範囲内とされている。

【0022】

バッキングチューブ１２は、円筒形状のスパッタリングターゲット材１１を保持して機械的強度を確保するために設けられたものであり、さらには円筒形状のスパッタリングターゲット材１１への電力供給、及び、円筒形状のスパッタリングターゲット材１１の冷却といった作用を有するものである。このため、バッキングチューブ１２としては、機械的強度、電気伝導性及び熱伝導性に優れていることが求められており、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼、銅又は銅合金、チタン等で構成されている。具体的には、例えばＣｏ：０．１０ｍａｓｓ％以上０．３０ｍａｓｓ％以下、Ｐ：０．０３０ｍａｓｓ％以上０．１０ｍａｓｓ％以下、Ｓｎ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．５０ｍａｓｓ％以下、Ｎｉ：０．０２ｍａｓｓ％以上０．１０ｍａｓｓ％以下、Ｚｎ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．１０ｍａｓｓ％以下、を含み、残部がＣｕ又は不可避不純物とされた組成の銅合金で構成することができる。

【0023】

また、本実施形態においては、バッキングチューブ１２は、ビッカース硬さが１００Ｈｖ以上とされている。このビッカース硬さについては、バッキングチューブ１２の材質や製造工程における熱処理条件等によって調整することができる。

【0024】

さらに、本実施形態においては、バッキングチューブ１２の導電率が６０％ＩＡＣＳ以上であることが好ましい。また、バッキングチューブ１２の熱伝導率は２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。
例えば、上述のＣｏ、Ｐ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎを含む銅合金においては、導電率を６０〜８０％ＩＡＣＳ、熱伝導率を３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とすることができる。

【0025】

ここで、このバッキングチューブ１２のサイズは、例えば外径Ｄ_Bが０．１２ｍ≦Ｄ_B≦０．１４ｍの範囲内、内径ｄ_Bが０．１１ｍ≦ｄ_B≦０．１３ｍの範囲内、軸線Ｏ方向長さｌ_Bが０．５ｍ≦ｌ_B≦３ｍの範囲内とされている。

【0026】

円筒形状のスパッタリングターゲット材１１とバッキングチューブ１２との間に介在する接合層１３は、接合材を用いて円筒形状のスパッタリングターゲット材１１とバッキングチューブ１２とを接合した際に形成されるものである。
接合層１３を構成する接合材は、例えばＩｎ等の溶融温度が１５７℃以下の低融点金属で構成されている。また、接合層１３の厚さｔは、０．０００５ｍ≦ｔ≦０．００４ｍの範囲内とされている。

【0027】

また、本実施形態である円筒型スパッタリングターゲット１０においては、接合層１３とバッキングチューブ１２との接合強度が４ＭＰａ以上とされている。なお、この接合強度は、径方向に積層された円筒形状のスパッタリングターゲット材１１と接合層１３との接合部を接着剤で固定した状態でスパッタリングターゲット材１１とバッキングチューブ１２とを積層方向（径方向）に引っ張った際の引張強度である。

【0028】

そして、本実施形態においては、バッキングチューブ１２の径方向（図１（ａ）において基準線ｒ方向）の熱抵抗Ｒ_Bが６．５×１０^-5Ｋ／Ｗ以下とされている。具体的には、バッキングチューブ１２の熱伝導率と基準線ｒ方向厚さ（外径と内径の差）を考慮することによって、バッキングチューブ１２における径方向の熱抵抗Ｒ_Bが６．５×１０^-5Ｋ／Ｗ以下とされているのである。
本実施形態では、バッキングチューブ１２の熱伝導率が２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とされており、これに応じてバッキングチューブ１２のサイズが設計されている。

【0029】

さらに、本実施形態では、接合層１３の外周面からバッキングチューブ１２の内周面までの基準線ｒ方向の熱抵抗が１．２×１０^-4Ｋ／Ｗ以下とされている。具体的には、バッキングチューブ１２の熱伝導率とその基準線ｒ方向厚さ（外径と内径の差）、接合層１３の熱伝導率とその基準線ｒ方向厚さ（外径と内径の差）を考慮することによって、接合層１３の外周面からバッキングチューブ１２の内周面までの基準線ｒ方向の熱抵抗が１．２×１０^-4Ｋ／Ｗ以下とされている。

【0030】

ここで、円筒型スパッタリングターゲット１０における径方向の熱抵抗の算出方法について、図２を用いて説明する。
バッキングチューブ１２の内周面の温度をＴ₁、バッキングチューブ１２の外周面（接合層１３の内周面）の温度をＴ₂、スパッタリングターゲット材１１の内周面（接合層１３の外周面）の温度をＴ₃、スパッタリングターゲット材１１の外周面の温度をＴ₄とする。
また、バッキングチューブ１２の内周面までの半径をｒ₁、バッキングチューブ１２の外周面（接合層１３の内周面）までの半径をｒ₂、スパッタリングターゲット材１１の内周面（接合層１３の外周面）までの半径をｒ₃、スパッタリングターゲット材１１の外周面までの半径をｒ₄とする。

【0031】

すると、バッキングチューブ１２、接合層１３、円筒形状のスパッタリングターゲット材１１の各層の熱抵抗Ｒ_iは、以下の式で表される。

【数1】

ここで、λ₁はバッキングチューブ１２の熱伝導率、λ₂は接合層１３の熱伝導率、λ₃は円筒形状のスパッタリングターゲット材１１の熱伝導率、ｌは円筒形状のスパッタリングターゲット材１１の長さ（図１においてｌ_T）である。円筒型スパッタリングターゲットが複数の円筒形状のスパッタリングターゲット材１１から構成されている場合は、これら複数の円筒形状のスパッタリングターゲット１１の長さの合計となる。

【0032】

そして、円筒全体における熱の通過量Ｑは、以下の式で表され、この式の分母が円筒型スパッタリングターゲット１０全体の熱抵抗Ｒ_totalとなる。

【数2】

【0033】

上述の式を用いて、バッキングチューブ１２における基準線ｒ方向の熱抵抗Ｒ_B、接合層１３における径方向の熱抵抗Ｒ_J、円筒形状のスパッタリングターゲット材１１における径方向の熱抵抗Ｒ_T、接合層１３の外周面からバッキングチューブ１２の内周面までの径方向の熱抵抗を算出し、上述の範囲内となるように、バッキングチューブ１２、接合層１３の材質、サイズを設計することになる。
なお、上述の各数式においては、長さｌが考慮されているが、円筒型スパッタリングターゲット１０においては、円筒形状のスパッタリングターゲット材１１の長さ方向に対して均一に熱源が配置されるため、熱抵抗Ｒについては径方向（基準線ｒ方向）の一次元で計算すればよい。そこで、本明細書においては、上述の各数式における長さｌを１として、熱抵抗Ｒを計算している。

【0034】

以上のような構成とされた本実施形態である円筒型スパッタリングターゲット１０においては、バッキングチューブ１２における基準線ｒ方向の熱抵抗Ｒ_Bが６．５×１０^-5Ｋ／Ｗ以下とされているので、円筒形状のスパッタリングターゲット材１１で発生した熱をバッキングチューブ１２の内周側へと効率的に伝達することができ、低融点金属からなる接合層１３の溶け出しを抑制することができる。よって、高いパワー密度でスパッタリングを行うことができ、成膜のスループットを向上させることができる。また、使用によりエロ―ジョンが進行して円筒形状のスパッタリングターゲット材１１の肉厚が局所的に薄くなっても、継続して使用することが可能となる。

【0035】

また、本実施形態においては、接合層１３の外周面からバッキングチューブ１２の内周面までの径方向の熱抵抗が１．２×１０^-4Ｋ／Ｗ以下とされているので、円筒形状のスパッタリングターゲット材１１で発生した熱をバッキングチューブ１２の内周側へとさらに効率的に伝達することができ、円筒形状のスパッタリングターゲット材１１の温度上昇を抑制することができる。よって、低融点金属からなる接合層１３の溶け出しを抑制することができる。

【0036】

さらに、本実施形態においては、接合層１３とバッキングチューブ１２との接合強度が４ＭＰａ以上とされているので、円筒形状のスパッタリングターゲット材１１とバッキングチューブ１２とが接合層１３を介して確実に接合されており、スパッタリングターゲット材１１で発生した熱をバッキングチューブ１２側へ確実に伝達することができ、接合層１３の溶け出しを抑制することができる。

【0037】

また、本実施形態においては、バッキングチューブ１２のビッカース硬さが１００Ｈｖ以上とされているので、円筒型スパッタリングターゲット１０に曲げ応力等が作用した場合でも、バッキングチューブ１２が変形することを抑制でき、接合層１３への負荷を低減することができる。よって、温度上昇によって接合層１３が軟化した場合であっても、接合層１３が押し出されることがない。

【0038】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本実施形態では、図１に示す円筒型スパッタリングターゲットを例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、円筒形状をなすスパッタリングターゲット材と、この円筒形状のスパッタリングターゲット材の内周側に接合層を介して接合されたバッキングチューブと、を備えた円筒型スパッタリングターゲットであればよい。

【実施例】

【0039】

以下に、本発明に係る円筒型スパッタリングターゲットの作用効果を確認すべく実施した確認試験の結果について説明する。

【0040】

実施例では、円筒型スパッタリングターゲットの接合層温度Ｔ３が最高温度に到達すると考えられる、円筒型スパッタリングターゲット交換直前を模擬している。具体的には、円筒形状のスパッタリングターゲット材の外径ｒ４は、円筒形状のスパッタリングターゲット材の肉厚が平均的に減少し、かつ円筒形状のスパッタリングターゲットの使用効率約８０％になるように設定している。

【0041】

表１に示す円筒形状のスパッタリングターゲット材、バッキングチューブを準備し、表１に示す材質の接合層を介して、これら円筒形状のスパッタリングターゲット材とバッキングチューブを特開２０１４−３７６１９に記載の方法で接合し、円筒型スパッタリングターゲットを得た。

【0042】

表１に示す円筒形状のスパッタリングターゲット材のＣｕＧａはＧａ３２ｍａｓｓ％、残部Ｃｕまたは不可避不純物とされた組成の銅合金であり、ＡＺＯはＡｌ₂Ｏ₃１．０ｍａｓｓ％，残部ＺｎＯまたは不可避不純物とされた組成の酸化物である。

【0043】

Ｃｕ合金製バッキングチューブは、Ｃｏ：０．２０ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０６ｍａｓｓ％、Ｓｎ：０．１０ｍａｓｓ％以上、Ｎｉ：０．０５ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．０５ｍａｓｓ％を含み、残部がＣｕ又は不可避不純物とされた組成のＣｕ合金であり、以下の製造条件を経ている。押出し前加工温度９００℃，押出し後冷却開始温度８７０℃，上述の組成の鋳塊からの押出し後の断面収縮率９６％の条件で、上述の組成の鋳塊の溶体化処理を含む熱間押出を行い、押出し素管を得る。押出から引抜き終了までの断面収縮率２３％の条件で、押出し素管の冷間引抜を行い、その後５００℃で３時間の熱処理を行うことにより、Ｃｕ合金製バッキングチューブ素管を製造し、このバッキングチューブ素管の加工を行うことによりＣｕ合金製バッキングチューブを製造する。

【0044】

なお、表１に示すＣｕ製バッキングチューブは、純度９９．９９ｍａｓｓ％のものを使用した。
表１に示すＭｏ製バッキングチューブは、純度９９ｍａｓｓ％のものとした。
表１に示すＡｌ合金製バッキングチューブは、ＪＩＳ Ａ ２０１７からなるものとした。
表１に示すＴｉ製バッキングチューブは、ＪＩＳ Ｈ ４６００ ２種からなるものとした。

【0045】

（ビッカース硬さ）
バッキングチューブの硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に準拠して測定を行った。具体的には、バッキングチューブから硬さ測定用の試料を採取し、測定面を研磨して、マイクロビッカース硬度計にて硬さ測定を行った。表１に、バッキングチューブの硬さを示す。

【0046】

（熱伝導率）
バッキングチューブ、接合層、円筒形状のスパッタリングターゲット材の熱伝導率は、ＪＩＳ Ｒ １６１１に準拠して測定を行った。バッキングチューブ、接合層、円筒形状のスパッタリングターゲット材から熱伝導率測定用の試料を採取し、測定面を研磨して、レーザーフラッシュ法にて熱伝導率測定を行った。

【0047】

（熱抵抗）
実施形態で説明した方法により、上記の熱伝導率の値を利用して円筒型スパッタリングターゲットの基準線ｒ方向の熱抵抗を計算した。バッキングチューブにおける径方向の熱抵抗と、接合層の外周面からバッキングチューブの内周面までの径方向の熱抵抗を、表１に示す。

【0048】

（接合層とバッキングチューブの接合強度）
図３（ａ）に示すように、ワイヤーカット又はバンドソー等を用いて、得られた円筒型スパッタリングターゲットの側面から円柱状のサンプルを切り出した。このサンプルの端面（外周面及び内周面）を切り落として平坦面とするとともに、サンプルの外周面を旋盤加工によって切削し、φ２０ｍｍの測定試料を得た。測定試料のスパッタリングターゲット材と接合層の接合部は、外側から接着剤を塗布することにより固定した。この測定試料を、引張試験機ＩＮＳＴＯＲＯＮ５９８４（インストロンジャパン社製）を用いて引張強度を測定した。なお、最大荷重１５０ｋＮ、変位速度を０．１ｍｍ／ｍｉｎとした。この引張強度を接合層とバッキングチューブとの接合強度とした。測定された接合強度を表１に示す。

【0049】

そして、これらの円筒型スパッタリングターゲットを用いて、先ずはプレスパッタリングを行った。プレスパッタリング条件は、全圧０．８Ｐａで、表２に示すスパッタリング出力の１／１０、１／５、１／３、１／２で各５分間スパッタリングを行う。その後に、表２に示す条件で８時間のスパッタを行い、スパッタ後に接合層の溶け出しの有無を確認した。

【0050】

円筒形状のスパッタリングターゲット材の全端面に接している接合層の溶け出しがないものを「○」、円筒形状のスパッタリングターゲット材の全端面において、軸線Ｏ方向に１ｍｍ未満の接合層の溶け出しが２か所以下であったものを「△」、円筒形状のスパッタリングターゲット材の全端面において、軸線Ｏ方向に１ｍｍ未満の接合層の溶け出しが３ケ所以上或いは１ｍｍ以上の接合層の溶け出しが確認されたものを「×」、スパッタリングターゲット材のズレが確認されたものを「××」と評価した。

【0051】

【表1】

【0052】

【表2】

【0053】

バッキングチューブにおける径方向の熱抵抗が本発明よりも大きい比較例については、スパッタリング試験の結果、接合層の溶け出しが確認された。
これに対して、バッキングチューブにおける径方向の熱抵抗が本発明の範囲内とされた本発明例においては、接合層の溶け出しが抑制されていた。
また、本発明例においては、いずれも接合層とバッキングチューブとの接合強度が４ＭＰａ以上とされており、スパッタリングターゲット材とバッキングチューブとが接合層を介して確実に接合されていることが確認された。
なお、バッキングチューブの硬さを１００Ｈｖ以上としたものでは、特に接合層の溶け出しが抑制されていた。

【符号の説明】

【0054】

１０ 円筒型スパッタリングターゲット
１１ 円筒形状のスパッタリングターゲット材
１２ バッキングチューブ
１３ 接合層

【図1】

【図2】

【図3】