特開2022-58161スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体、その製造方法及びスパッタリングターゲットの回収方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022058161
(43)【公開日】2022-04-11
(54)【発明の名称】スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体、その製造方法及びスパッタリングターゲットの回収方法
(51)【国際特許分類】
C23C 14/34 20060101AFI20220404BHJP
B23K 20/00 20060101ALI20220404BHJP
【ＦＩ】
C23C14/34 C
B23K20/00 310L
【審査請求】未請求
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021111783
(22)【出願日】2021-07-05
(62)【分割の表示】P 2021024010の分割
【原出願日】2021-02-18
(31)【優先権主張番号】P 2020165872
(32)【優先日】2020-09-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000136561
【氏名又は名称】株式会社フルヤ金属
(74)【代理人】
【識別番号】100115794
【弁理士】
【氏名又は名称】今下 勝博
(74)【代理人】
【識別番号】100119677
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 賢治
(72)【発明者】
【氏名】丸子 智弘
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 雄
(72)【発明者】
【氏名】大友 将平
(72)【発明者】
【氏名】中村 紘暢
【テーマコード（参考）】
4E167
4K029
【Ｆターム（参考）】
4E167AA06
4E167AB03
4E167AB04
4E167AB05
4E167BA05
4E167BA09
4E167BA11
4E167BA13
4E167CB01
4K029BA02
4K029BA21
4K029BA43
4K029CA05
4K029DC03
4K029DC04
4K029DC05
4K029DC22
(57)【要約】
【課題】本開示は、曲げ強度の低いターゲットを用いた場合や、ターゲットとバッキングプレートとの線膨張係数の差が大きく異なる場合であっても、ターゲットの破損や剥離が抑制でき、不純物の揮発による汚染が抑制でき、ターゲット材として使われる高価な材料の損失を抑制しながら、ターゲット材の剥離回収を容易にすることができるスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体、その製造方法及びターゲットの回収方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、バッキングプレート１に厚さ２．０～１５．０ｍｍのターゲット２が接合されており、バッキングプレートは、プレート面３に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部４を有し、凹部にターゲットが嵌め込まれており、かつ、前記接合体は、ターゲットの外周側面５が、バッキングプレートの凹部内周側面６で絞められたカシメ構造を有する。
【選択図】図２
【解決手段】本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、バッキングプレート１に厚さ２．０～１５．０ｍｍのターゲット２が接合されており、バッキングプレートは、プレート面３に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部４を有し、凹部にターゲットが嵌め込まれており、かつ、前記接合体は、ターゲットの外周側面５が、バッキングプレートの凹部内周側面６で絞められたカシメ構造を有する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バッキングプレートに厚さ２．０～１５．０ｍｍのスパッタリングターゲットが接合されたスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体において、
前記バッキングプレートは、プレート面に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部を有し、
該凹部に前記スパッタリングターゲットが嵌め込まれており、かつ、
前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を有することを特徴とするスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
前記バッキングプレートは、プレート面に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部を有し、
該凹部に前記スパッタリングターゲットが嵌め込まれており、かつ、
前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を有することを特徴とするスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項2】
前記スパッタリングターゲットの外周側面は凹凸部分を有し、
前記バッキングプレートの凹部内周側面は凹凸部分を有し、かつ、
前記外周側面の凹凸部分と前記凹部内周側面の凹凸部分とは、互いに嵌め込みあう構造となっていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
前記バッキングプレートの凹部内周側面は凹凸部分を有し、かつ、
前記外周側面の凹凸部分と前記凹部内周側面の凹凸部分とは、互いに嵌め込みあう構造となっていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項3】
前記バッキングプレートの凹部は、凹部開口面が凹部底面よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項4】
前記スパッタリングターゲットの底面が、前記バッキングプレートの前記凹部の凹部開口面よりも大きいことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項5】
２００～５００℃において、前記バッキングプレートの線膨張係数が前記スパッタリングターゲットの線膨張係数より大きいことを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項6】
前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に２．５ｍｍ以下の中間層を有し、該中間層は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項7】
前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に１０μｍ以下の中間層を有し、該中間層は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項8】
前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に１．０ｍｍ以下の中間層を有し、該中間層は、Ｉｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種の金属又はＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項9】
前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に２層以上の中間層を有し、該中間層は、
２．５ｍｍ以下のＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせ、
１０μｍ以下のＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜、または、
１．０ｍｍ以下のＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種の金属又はＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
２．５ｍｍ以下のＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせ、
１０μｍ以下のＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜、または、
１．０ｍｍ以下のＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種の金属又はＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項10】
前記スパッタリングターゲットの材質がＡｌ－Ｓｃ合金、Ｒｕ、Ｒｕ合金、Ｉｒ又はＩｒ合金であることを特徴とする請求項１～９のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項11】
前記スパッタリングターゲットの材質がＬｉ系酸化物、Ｃｏ系酸化物、Ｔｉ系酸化物又はＭｇ系酸化物であることを特徴とする請求項１～９のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項12】
前記バッキングプレートの材質がＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金であり、前記バッキングプレートの線膨張係数が３０．０×１０－６／℃以下であることを特徴とする請求項１～１１のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項13】
前記スパッタリングターゲットの曲げ強度が５００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１～１２のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項14】
前記バッキングプレートの凹部の平面の形状が円形又は正方形を含む長方形であり、前記バッキングプレートの凹部の直径又は辺の長さとスパッタリングターゲットの直径又は辺の長さとの関係が（数１）～（数５）を満たすことを特徴とする請求項１～１３のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
（数１）ＤＴＧ＞ＤＢＰ
（数２）ＤＢＰ＝ＤＴＧ‐ΔＤ×Ｃ
（数３）ΔＤ＝ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ－ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ
（数４）ＤＴＧ－ΔＤ×４．０≦ＤＢＰ≦ＤＴＧ－ΔＤ×０．５
（数５）ＣＴＥＢＰ＞ＣＴＥＴＧ
ただし、ＤＢＰ、ＤＴＧ、ΔＤ、Ｃ、Ｔ、ΔＴ、ＣＴＥＢＰ及びＣＴＥＴＧはそれぞれ次のことを意味する。
ＤＢＰ：室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺（ｍｍ）
ＤＴＧ：室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺（ｍｍ）
Ｔ：バッキングプレートを熱膨張させる温度（℃）（ただし、Ｔ＞室温）
ΔＴ：Ｔ‐室温（℃）
ＣＴＥＢＰ：温度Ｔにおけるバッキングプレートの線膨張係数（１／℃）
ＣＴＥＴＧ：温度Ｔにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数（１／℃）
Ｃ：係数（ただし、Ｃ＝０．５～４．０）
ΔＤ：室温から温度Ｔまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差（ｍｍ）
（数１）ＤＴＧ＞ＤＢＰ
（数２）ＤＢＰ＝ＤＴＧ‐ΔＤ×Ｃ
（数３）ΔＤ＝ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ－ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ
（数４）ＤＴＧ－ΔＤ×４．０≦ＤＢＰ≦ＤＴＧ－ΔＤ×０．５
（数５）ＣＴＥＢＰ＞ＣＴＥＴＧ
ただし、ＤＢＰ、ＤＴＧ、ΔＤ、Ｃ、Ｔ、ΔＴ、ＣＴＥＢＰ及びＣＴＥＴＧはそれぞれ次のことを意味する。
ＤＢＰ：室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺（ｍｍ）
ＤＴＧ：室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺（ｍｍ）
Ｔ：バッキングプレートを熱膨張させる温度（℃）（ただし、Ｔ＞室温）
ΔＴ：Ｔ‐室温（℃）
ＣＴＥＢＰ：温度Ｔにおけるバッキングプレートの線膨張係数（１／℃）
ＣＴＥＴＧ：温度Ｔにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数（１／℃）
Ｃ：係数（ただし、Ｃ＝０．５～４．０）
ΔＤ：室温から温度Ｔまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差（ｍｍ）
【請求項15】
厚さ２．０～１５．０ｍｍのスパッタリングターゲットとバッキングプレートを準備する工程１と、
前記バッキングプレートのプレート面に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部を形成する工程２と、
前記バッキングプレートを加熱して前記凹部を熱膨張させる工程３と、
熱膨張させた前記凹部に前記スパッタリングターゲットを嵌め込む工程４と、
前記バッキングプレートを冷却して、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を形成する工程５と、
を有することを特徴とするスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
前記バッキングプレートのプレート面に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部を形成する工程２と、
前記バッキングプレートを加熱して前記凹部を熱膨張させる工程３と、
熱膨張させた前記凹部に前記スパッタリングターゲットを嵌め込む工程４と、
前記バッキングプレートを冷却して、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を形成する工程５と、
を有することを特徴とするスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
【請求項16】
前記工程２と前記工程３の間又は前記工程３と前記工程４の間に、中間層となる材料を前記凹部に充填又はコーティングする工程６をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
【請求項17】
前記工程４と前記工程５の間に、前記スパッタリングターゲットの底面と前記バッキングプレートの前記凹部の底面とを拡散させるために、前記スパッタリングターゲットを押圧する工程７をさらに有することを特徴とする請求項１５又は１６に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
【請求項18】
少なくとも前記工程３、前記工程４及び前記工程５において、ホットプレス焼結法（ＨＰ）、熱間等方加圧焼結法（ＨＩＰ）、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）及びホットプレートによる加熱法のうち少なくとも１つの方法を用いて行うことを特徴とする請求項１５～１７のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
【請求項19】
さらに前記工程７において、ホットプレス焼結法（ＨＰ）、熱間等方加圧焼結法（ＨＩＰ）及び放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）の少なくとも１つの方法を用いて行うことを特徴とする請求項１７に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
【請求項20】
前記工程７において、１０Ｐａ以下の減圧雰囲気又は酸素濃度１０００ｐｐｍ以下の雰囲気とし、加熱温度を１００～１０００℃とし、かつ、押圧を０Ｐａ以上８０ＭＰａ以下の範囲とすることを特徴とする請求項１７又は１９に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
【請求項21】
前記工程５の後に、押圧又は加熱と押圧の工程及び冷却の工程を１組として１回行う又は２回以上繰り返し行うことを特徴とする請求項１５～２０のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
【請求項22】
請求項１～１４のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を加熱して、前記バッキングプレートの前記凹部開口面が前記スパッタリングターゲットの底面よりも大きくなるまで熱膨脹させる工程Ａと、
前記スパッタリングターゲットを前記バッキングプレートから取り外して、前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体から前記スパッタリングターゲットを回収する工程Ｂと、を有することを特徴とするスパッタリングターゲットの回収方法。
前記スパッタリングターゲットを前記バッキングプレートから取り外して、前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体から前記スパッタリングターゲットを回収する工程Ｂと、を有することを特徴とするスパッタリングターゲットの回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、半導体等の製造工程で使用されるスパッタリング装置に設置するための好適なスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体、その製造方法及びスパッタリングターゲットの回収方法に関する。
【背景技術】
【0002】
スパッタリングターゲットをＨＤＤ、半導体等の製造工程で使用されるスパッタリング装置に設置するために、一般的には、バッキングプレートと呼ばれる部材にスパッタリングターゲットを接合したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体が用いられる。スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体において、バッキングプレートを固定することによって、バッキングプレートを介してスパッタリングターゲットがスパッタリング装置に設置されることとなる。
【0003】
バッキングプレートは、スパッタリングターゲットを支持する部材であり、またプラズマに晒される事によるスパッタリングターゲットの温度の上昇を抑制するための冷却を担う部材であることから、銅系材料、アルミニウム系材料などの熱伝導の高い材料で形成される。また、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとは熱伝導のために密着性が維持されていなければならない。
【0004】
スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの接合は、一般的にボンディングと呼ばれる、インジウムやスズなどの低融点で真空における蒸気圧の低い材料をインサート材として使用する接合方法や、導電性を有する樹脂を用いて接合する方法が行われている。
【0005】
しかし、スパッタリングターゲットの温度が、インサート材として使用しているインジウムやスズなどの融点より上昇してしまうと、インジウムやスズが揮発することにより成膜した膜に不純物として混入することがあり、高純度が要求される用途においては致命的な問題となる。
【0006】
ボンディングの問題を解決するために、インサート材となる低融点金属を使用せずにスパッタリングターゲットとバッキングプレートに向かい合わせの圧力を掛け、温度を上げた状態で時間を掛けて拡散接合を行う技術がある（例えば、特許文献１～３を参照。）。
【0007】
特許文献１では、耐力１５～２０ｋｇｆ／ｍｍ２の耐力１５～２０ｋｇｆ／ｍｍ２耐力１５～２０ｋｇｆ／ｍｍ２タンタルからなるスパッタリングターゲットに対してバッキングプレートの耐力がスパッタリングターゲットの耐力よりも同じ又は高い材料とし、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合した組立体とすることにより、熱膨張と収縮によって生じるスパッタリングターゲットの反りの方向を制御していることが開示されている。
【0008】
特許文献２では、１０００℃以上の融点を有するターゲット材と、該ターゲット材の融点よりも低い融点を有する金属または合金から選択される１種以上のインサート材と、バッキングプレートとを固相拡散接合することで１００％接合率の高い密着性と高い接合強度が得られることが開示されている。
【0009】
特許文献３では、スパッタリングターゲットの全面を埋め込むサンドイッチ構造とした後に、熱間等静水圧圧縮（ＨＩＰ）や単軸熱間圧縮（ＵＨＰ）で４００－６００℃に加熱圧縮を施して拡散接合させ、その後、スパッタリングターゲットとバッキングプレートを削り出すことでアセンブリを作製する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開２０１５－１８３２５８号公報
【特許文献2】特開平０６－１０８２４６号公報
【特許文献3】特表２０１４－５１１４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかし、特許文献１に記載の発明のように、曲げ強度の低い材料で形成されたスパッタリングターゲットの場合、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの線膨張係数の差が大きく異なると、高温で拡散接合したのち冷却して熱収縮したときにスパッタリングターゲットが破損することがある。そのため、拡散接合を低温で行うこともあるが、拡散接合しないか十分な強度が得られない。
【0012】
また、線膨張係数の差が大きく異なるスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを、加熱と加圧によって拡散接合のみ行っても、スパッタリングターゲットの使用時において、温度の上昇下降を繰り返すと接合界面に疲労が蓄積して破壊し、剥離することがある。
【0013】
また、特許文献２に記載の発明では、スパッタリングターゲットの使用時において、温度がインサート材の融点まで上昇するとインサート材が溶融されてスパッタリングターゲットが剥離することもある。この様な傾向は、大型のターゲットを使用し、高純度を要求される半導体製造で発生しやすい。
【0014】
また、線膨張係数の差を緩和するためにスパッタリングターゲットとバッキングプレートの中間付近の線膨張係数を持つインサート材を入れるなどの応力を緩和させる手段もあるが、ボンディングによって金属接合したときや導電性樹脂を使用して接合したときと同様に、インサート材が揮発し、不純物の混入の問題が解決されない。
【0015】
また、特許文献３に記載の発明では、スパッタリングターゲットとバッキングプレートは強固な拡散接合が形成されるまで行われるため、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの線膨張係数の差が大きく、かつ、スパッタリングターゲットの材質によっては、スパッタリングターゲットの拡散接合工程において、スパッタリングターゲットの割れが発生することがある。
【0016】
そこで、本開示の目的は、曲げ強度の低いスパッタリングターゲットを用いた場合や、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの線膨張係数の差が大きく異なる場合であっても、スパッタリングターゲットの破損や剥離が抑制でき、また、不純物の揮発による汚染が抑制でき、さらには、ターゲット材として使われる高価な材料の損失を抑制しながら、ターゲット材の剥離回収を容易にすることができるスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体、その製造方法及びスパッタリングターゲットの回収方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明者らは、鋭意検討した結果、カシメと拡散接合を行うことにより、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、バッキングプレートに厚さ２．０～１５．０ｍｍのスパッタリングターゲットが接合されたスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体において、前記バッキングプレートは、プレート面に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部を有し、該凹部に前記スパッタリングターゲットが嵌め込まれており、かつ、前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を有することを特徴とする。
【0018】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットの外周側面は凹凸部分を有し、前記バッキングプレートの凹部内周側面は凹凸部分を有し、かつ、前記外周側面の凹凸部分と前記凹部内周側面の凹凸部分とは、互いに嵌め込みあう構造となっていることが好ましい。スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによる接合強度を向上させることに加え、スパッタリングターゲット及びバッキングプレートの厚さ方向に対してもカシメによる接合強度を向上させることができ、その結果、スパッタリングターゲットの使用時の接合強度を保ち、熱伝導を良好に保つことができる。
【0019】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記バッキングプレートの凹部は、凹部開口面が凹部底面よりも小さいことが好ましい。スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによる接合強度を向上させることに加え、スパッタリングターゲット及びバッキングプレートの厚さ方向に対してもカシメによる接合強度を向上させることができ、その結果、スパッタリングターゲットの使用時の接合強度を保ち、熱伝導を良好に保つことができる。
【0020】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では前記スパッタリングターゲットの底面が、前記バッキングプレートの凹部の凹部開口面よりも大きいことが好ましい。スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによる接合強度を向上させることによってスパッタリングターゲットの使用時の接合強度を保ち、熱伝導を良好に保つことができる。
【0021】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、２００～５００℃において、前記バッキングプレートの線膨張係数が前記スパッタリングターゲットの線膨張係数より大きいことが好ましい。加熱時においてバッキングプレートが膨張することにより、バッキングプレートの凹部にスパッタリングターゲットを充填することができるとともに、冷却時においてバッキングプレートが収縮してバッキングプレートの凹部内周側面によってスパッタリングターゲットの外周側面をカシメすることによりスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を形成することができる。
【0022】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に２．５ｍｍ以下の中間層を有し、該中間層は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることが好ましい。中間層を設けることでスパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面との接合強度を向上させるとともに、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。また、バッキングプレートの凹部に中間層を設けていることから、スパッタリングターゲットで中間層は覆われるため、中間層の材質が揮発して不純物となって基板に付着することを抑制することができる。
【0023】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に１０μｍ以下の中間層を有し、該中間層は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜であることが好ましい。中間層を設けることでスパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面との接合強度を向上させるとともに、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。また、バッキングプレートの凹部に中間層を設けていることから、スパッタリングターゲットで中間層は覆われるため、中間層の材質が揮発して不純物となって基板に付着することを抑制することができる。
【0024】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に１．０ｍｍ以下の中間層を有し、該中間層は、Ｉｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種の金属又はＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることが好ましい。中間層を設けることでスパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面との接合強度を向上させるとともに、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。また、バッキングプレートの凹部に中間層を設けていることから、スパッタリングターゲットで中間層は覆われるため、中間層の材質が揮発して不純物となって基板に付着することを抑制することができる。
【0025】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に２層以上の中間層を有し、該中間層は、２．５ｍｍ以下のＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせ、１０μｍ以下のＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜、または、１．０ｍｍ以下のＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種の金属又はＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることが好ましい。中間層を２層以上設けることでスパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面との接合強度を向上させるとともに、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。また、バッキングプレートの凹部に中間層を設けていることから、スパッタリングターゲットで中間層は覆われるため、中間層の材質が揮発して不純物となって基板に付着することを抑制することができる。
【0026】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットの材質がＡｌ－Ｓｃ合金、Ｒｕ、Ｒｕ合金、Ｉｒ又はＩｒ合金であることが好ましい。１０００℃以上の高融点材料でもスパッタリングターゲットの反りや割れを抑制しつつ、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの接合強度を向上させることができる。
【0027】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットの材質がＬｉ系酸化物、Ｃｏ系酸化物、Ｔｉ系酸化物又はＭｇ系酸化物であることが好ましい。１０００℃以上の高融点材料でもスパッタリングターゲットの反りや割れを抑制しつつ、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの接合強度を向上させることができる。
【0028】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記バッキングプレートの材質がＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金であり、前記バッキングプレートの線膨張係数が３０．０×１０－６／℃以下であることが好ましい。バッキングプレートの熱伝導性が良いものを用いることで、加熱時においてバッキングプレートが膨張し、バッキングプレートの凹部にスパッタリングターゲットを挿入することができるとともに、冷却時においてバッキングプレートが収縮し、バッキングプレートの凹部内周側面によってスパッタリングターゲットの外周側面をカシメすることにより接合体を形成することができる。
【0029】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットの曲げ強度が５００ＭＰａ以下である形態を包含する。スパッタリングターゲットとバッキングプレートの接合体は、曲げ強さが弱いスパッタリングターゲットにも適用できる。
【0030】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記バッキングプレートの凹部の平面の形状が円形又は正方形を含む長方形であり、前記バッキングプレートの凹部の直径又は辺の長さとスパッタリングターゲットの直径又は辺の長さとの関係が（数１）～（数５）を満たすことが好ましい。
（数１）ＤＴＧ＞ＤＢＰ
（数２）ＤＢＰ＝ＤＴＧ‐ΔＤ×Ｃ
（数３）ΔＤ＝ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ－ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ
（数４）ＤＴＧ－ΔＤ×４．０≦ＤＢＰ≦ＤＴＧ－ΔＤ×０．５
（数５）ＣＴＥＢＰ＞ＣＴＥＴＧ
ただし、ＤＢＰ、ＤＴＧ、ΔＤ、Ｃ、Ｔ、ΔＴ、ＣＴＥＢＰ及びＣＴＥＴＧはそれぞれ次のことを意味する。
ＤＢＰ：室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺（ｍｍ）
ＤＴＧ：室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺（ｍｍ）
Ｔ：バッキングプレートを熱膨張させる温度（℃）（ただし、Ｔ＞室温）
ΔＴ：Ｔ‐室温（℃）
ＣＴＥＢＰ：温度Ｔにおけるバッキングプレートの線膨張係数（１／℃）
ＣＴＥＴＧ：温度Ｔにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数（１／℃）
Ｃ：係数（ただし、Ｃ＝０．５～４．０）
ΔＤ：室温から温度Ｔまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差（ｍｍ）
スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによってスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合するときに、スパッタリングターゲットの割れや反りを抑制することができる。
（数１）ＤＴＧ＞ＤＢＰ
（数２）ＤＢＰ＝ＤＴＧ‐ΔＤ×Ｃ
（数３）ΔＤ＝ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ－ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ
（数４）ＤＴＧ－ΔＤ×４．０≦ＤＢＰ≦ＤＴＧ－ΔＤ×０．５
（数５）ＣＴＥＢＰ＞ＣＴＥＴＧ
ただし、ＤＢＰ、ＤＴＧ、ΔＤ、Ｃ、Ｔ、ΔＴ、ＣＴＥＢＰ及びＣＴＥＴＧはそれぞれ次のことを意味する。
ＤＢＰ：室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺（ｍｍ）
ＤＴＧ：室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺（ｍｍ）
Ｔ：バッキングプレートを熱膨張させる温度（℃）（ただし、Ｔ＞室温）
ΔＴ：Ｔ‐室温（℃）
ＣＴＥＢＰ：温度Ｔにおけるバッキングプレートの線膨張係数（１／℃）
ＣＴＥＴＧ：温度Ｔにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数（１／℃）
Ｃ：係数（ただし、Ｃ＝０．５～４．０）
ΔＤ：室温から温度Ｔまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差（ｍｍ）
スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによってスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合するときに、スパッタリングターゲットの割れや反りを抑制することができる。
【0031】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法は、厚さ２．０～１５．０ｍｍのスパッタリングターゲットとバッキングプレートを準備する工程１と、前記バッキングプレートのプレート面に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部を形成する工程２と、前記バッキングプレートを加熱して前記凹部を熱膨張させる工程３と、熱膨張させた前記凹部に前記スパッタリングターゲットを嵌め込む工程４と、前記バッキングプレートを冷却して、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を形成する工程５と、を有することを特徴とする。バッキングプレートの凹部内周側面によってスパッタリングターゲットの外周側面をカシメすることによりスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を製造することができる。
【0032】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法では、前記工程２と前記工程３の間又は前記工程３と前記工程４の間に、中間層となる材料を前記凹部に充填又はコーティングする工程６をさらに有することが好ましい。スパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面との接合強度を向上させ、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができるスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を製造することができる。
【0033】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法では、前記工程４と前記工程５の間に、前記スパッタリングターゲットの底面と前記バッキングプレートの前記凹部の底面とを拡散させるために、前記スパッタリングターゲットを押圧する工程７をさらに有することが好ましい。スパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面を拡散させることにより、スパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面とを全体にわたって接合させ、密着性が向上して熱伝導を効率よく行わせることができる。
【0034】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法では、少なくとも前記工程３、前記工程４及び前記工程５において、ホットプレス焼結法（ＨＰ）、熱間等方加圧焼結法（ＨＩＰ）、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）及びホットプレートによる加熱法のうち少なくとも１つの方法を用いて行うことが好ましい。スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの接合をより確実に行い、密着性が向上して熱伝導を効率よく行うことができる。
【0035】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法では、前記工程７において、ホットプレス焼結法（ＨＰ）、熱間等方加圧焼結法（ＨＩＰ）及び放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）の少なくとも１つの方法を用いて行うことが好ましい。スパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面を拡散させることにより、スパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面とを全体にわたって接合させ、密着性が向上して熱伝導を効率よく行わせることができる。
【0036】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法では、前記工程７において、１０Ｐａ以下の減圧雰囲気又は酸素濃度１０００ｐｐｍ以下の雰囲気とし、加熱温度を１００～１０００℃とし、かつ、押圧を０Ｐａ以上８０ＭＰａ以下の範囲とすることが好ましい。スパッタリングターゲットの酸素含有量を抑制することができる。
【0037】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法では、前記工程５の後に、押圧又は加熱と押圧の工程及び冷却の工程を１組として１回行う又は２回以上繰り返し行うことが好ましい。スパッタリングターゲットの反りを抑制しつつ、スパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部の底面との接合強度をより向上させることができ、密着性が向上して熱伝導を効率よく行うことができる。
【0038】
本発明に係るスパッタリングターゲットの回収方法は、本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を加熱して、前記バッキングプレートの前記凹部開口面が前記スパッタリングターゲットの底面よりも大きくなるまで熱膨脹させる工程Ａと、前記スパッタリングターゲットを前記バッキングプレートから取り外して、前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体から前記スパッタリングターゲットを回収する工程Ｂと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0039】
本開示は、曲げ強度の低いスパッタリングターゲットを用いた場合や、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの線膨張係数の差が大きく異なる場合であっても、スパッタリングターゲットの破損や剥離が抑制でき、また、不純物の揮発による汚染が抑制でき、さらには、ターゲット材として使われる高価な材料の損失を抑制しながら、ターゲット材の剥離回収を容易にすることができるスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体、その製造方法及びスパッタリングターゲットの回収方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本実施形態に係る円板状のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の平面概略図である。
【図2】第１例のＡ‐Ａ断面概略図である。
【図3】本実施形態に係る長方形板状のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の平面概略図である。
【図4】第２例のＡ‐Ａ断面概略図である。
【図5】第３例のＡ‐Ａ断面概略図である。
【図6】第４例のＡ‐Ａ断面概略図である。
【図7】第５例のＡ‐Ａ断面概略図である。
【図8】第６例のＡ‐Ａ断面概略図である。
【図9】第７例のＡ‐Ａ断面概略図である。
【図10】第８例のＡ‐Ａ断面概略図である。
【図11】本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造工程を説明するための第１の概略工程図である。
【図12】本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造工程を説明するための第２の概略工程図である。
【図13】本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造工程を説明するための第３の概略工程図である。
【図14】本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造工程を説明するための第４の概略工程図である。
【図15】第２例の製造方法の工程の一部を示す概略工程図である。
【図16】第３例の製造方法の工程の一部を示す概略工程図である。
【図17】第４例の製造方法の工程の一部を示す概略工程図である。
【図18】第５例の製造方法の工程の一部を示す概略工程図である。
【図19】第６例の製造方法の工程の一部を示す概略工程図である。
【図20】実施例１におけるカシメ、拡散部位を示す画像である。
【図21】実施例２におけるカシメ、拡散部位を示す画像である。
【図22】比較例１における接合結果を示す画像である。
【図23】比較例２における接合結果を示す画像である。
【図24】比較例３における接合結果を示す画像である。
【図25】比較例４における接合結果を示す画像である。
【発明を実施するための形態】
【0041】
以降、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。図中、各接合体において、同一名称の部位には、形状によらず、同一の符号を付した。
【0042】
図１及び図２を参照して、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を説明する。本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体１００は、円板形状のバッキングプレート１に円板形状の厚さ２．０～１５．０ｍｍのスパッタリングターゲット２が接合されたスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体において、バッキングプレート１は、プレート面３に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部４を有し、凹部４にスパッタリングターゲット２が嵌め込まれており、かつ、スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体１００は、スパッタリングターゲット２の外周側面５が、バッキングプレート１の凹部内周側面６で絞められたカシメ構造を有する。ここで、カシメ構造は、凹部内周側面６が外周側面５を押圧した状態となっている構造をいう。この構造は、少なくとも、外周側面５と凹部内周側面６との静止摩擦を生じさせ、バッキングプレート１にスパッタリングターゲット２が固定されている。例えば、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体１００では、スパッタリングターゲット２の底面９が、バッキングプレート１の凹部４の凹部開口面２１よりも大きいことが好ましく、カシメ構造を有することができる。凹部開口面２１は、バッキングプレート１のプレート面３に接する面の延長面であって、凹部４の開口を覆う仮想面のことである。ここで、スパッタリングターゲット２の底面９とバッキングプレート１の凹部４の凹部開口面２１とは、加工精度の範囲内において、相似形の関係を有することが好ましい。
【0043】
凹部４は、凹部底面７と凹部内周側面６とを有する。凹部底面７はプレート面３又はバッキングプレート１の裏面と平行な平坦面であることが好ましい。凹部４の深さが０．５ｍｍ未満であると、凹部４にスパッタリングターゲット２が嵌め込まれた状態であって、スパッタリングターゲット２の外周側面５をバッキングプレート１の凹部内周側面６でカシメによって接合したときに接合強度が不足し、スパッタリングターゲット２がバッキングプレート１から剥離しやすい。一方、凹部４の深さが５ｍｍを超えると、スパッタリングターゲット２の外周側面５をバッキングプレート１の凹部内周側面６でカシメによって接合したときに凹部内周側面６からの押圧が強すぎて、スパッタリングターゲットに割れや反りが発生しやすい。バッキングプレート１のプレート面３及び裏面は、電荷集中が生じない範囲で凹凸又は傾斜を有していてもよいが、それぞれ平坦面でありかつ平行関係を有することが好ましい。
【0044】
スパッタリングターゲット２の厚さは、２．０～１５．０ｍｍである。スパッタリングターゲット２の厚さが、２．０ｍｍ未満であると、スパッタリングターゲット２の表面（スパッタ面ともいう。）がバッキングプレート１のプレート面３よりも低くなる場合があり、１５．０ｍｍを超えると、バッキングプレート１とスパッタリングターゲット２の接合強度が不足する場合がある。プレート面３とスパッタ面とは平行であることが好ましい。バッキングプレート１の厚さは、例えば、３．０～４０．０ｍｍである。
【0045】
図１及び図２では、円板形状のバッキングプレート１に円板形状のスパッタリングターゲット２が接合されている形態を示したが、図３に示すように長方形のバッキングプレート１に長方形のスパッタリングターゲット２が接合されている形態であってもよい。Ｂ‐Ｂ断面は、図２に示したＡ－Ａ断面と同様の形状を有する。また、長方形の形状には正方形の形状が包含される。
【0046】
図４又は図５に示すように、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体２００，３００では、スパッタリングターゲット２の外周側面５は凹凸部分８ａを有し、バッキングプレート１の凹部内周側面６は凹凸部分８ｂを有し、かつ、外周側面５の凹凸部分８ａと凹部内周側面６の凹凸部分８ｂとは、互いに嵌め込みあう構造となっていることが好ましい。スパッタリングターゲット２の外周側面５とバッキングプレート１の凹部内周側面６とのカシメによる接合強度を向上させることに加え、スパッタリングターゲット２及びバッキングプレート１の厚さ方向に対してもカシメによる接合強度を向上させることができる。その結果、スパッタリングターゲット２の使用時の接合強度を保ち、熱伝導を良好に保つことができる。また、スパッタリングターゲット２の外周側面の周方向及び厚さ方向とバッキングプレートの凹部内周側面の周方向及び厚さ方向のカシメによる接合強度が十分であれば、スパッタリングターゲットの底面９とバッキングプレートの凹部底面７との接合強度は意図的に弱めることもできるため、スパッタリングターゲットの使用後において、バッキングプレートからスパッタリングターゲットの剥離、回収を容易に行うことができる。
【0047】
図４に示すように外周側面５の凹凸部分８ａの断面形状が、凹形状の三角形であるとき、凹部内周側面６の凹凸部分８ｂの断面形状は、凸形状の三角形とする。凹形状の三角形と凸形状の三角形とは表面が接面し合う関係であることが好ましい。また、図５に示すように外周側面５の凹凸部分８ａの断面形状が、凹形状の四角形であるとき、凹部内周側面６の凹凸部分８ｂの断面形状は、凸形状の四角形とする。凹形状の四角形と凸形状の四角形とは表面が接面し合う関係であることが好ましい。上記形態のほか、凹形状の半円形と凸形状の半円形の形態、凹形状の半楕円形と凸形状の半楕円形の形態であってもよい。また、凹及び凸の関係は、スパッタリングターゲット側とバッキングプレート側において、逆の関係であってもよい。さらに、外周側面５の凹凸部分８ａ及び凹部内周側面６の凹凸部分８ｂは、それぞれの周方向の全周にわたって設けられた形態、又は、それぞれの周方向の一部分に設けられた形態のいずれであってもよい。さらに外周側面５の凹凸部分８ａ及び凹部内周側面６の凹凸部分８ｂは、凹部４の深さ方向に沿って２列以上設けてもよい。
【0048】
図６～図８に示すように、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体４００，５００，６００では、バッキングプレート１の凹部４は、凹部開口面２１が凹部底面７よりも小さいことが好ましい。スパッタリングターゲット２の外周側面５とバッキングプレート１の凹部内周側面６とのカシメによる接合強度を向上させることに加え、スパッタリングターゲット２及びバッキングプレート１の厚さ方向に対してもカシメによる接合強度を向上させることができる。その結果、スパッタリングターゲット２の使用時の接合強度を保ち、熱伝導を良好に保つことができる。また、スパッタリングターゲット２の外周側面５とバッキングプレート１の凹部内周側面６とのカシメによる接合強度が十分であれば、スパッタリングターゲット２の底面９とバッキングプレート１の凹部底面７との接合強度は意図的に弱めることもできるため、スパッタリングターゲット２の使用後において、バッキングプレート１からスパッタリングターゲット２の剥離、回収を容易に行うことができる。
【0049】
図６に示すように、外周側面５の断面形状が凹形状の三角形の凹部２２を有するとき、凹部内周側面６の断面形状が凸形状の三角形の凸部２３を有し、凸部２３によって、凹部４の凹部開口面２１が凹部底面７よりも小さくなっている。凹部２２と凸部２３とは表面が接面し合う関係であることが好ましい。図６では、凸部２３によって、凹部内周側面６の断面形状が凹部４の深さ方向に沿って、全体が傾斜している形態を示した。また、図７では、図６の変形例として、凸部２３によって、凹部内周側面６の断面形状が凹部４の深さ方向に沿って、一部が傾斜している形態を示した。また、図８に示すように、外周側面５の断面形状が凹形状の四角形の凹部２２を有するとき、凹部内周側面６の断面形状が凸形状の四角形の凸部２３を有し、凸部２３によって、凹部４の凹部開口面２１が凹部底面７よりも小さくなっている。凹部２２と凸部２３とは表面が接面し合う関係であることが好ましい。凹部２２と凸部２３とは、凹部開口面２１が凹部底面７よりも小さいことを満たす限りにおいて、形状を種々変形してもよい。また、凹及び凸の関係は、スパッタリングターゲット側とバッキングプレート側において、逆の関係であってもよい。さらに、凹部２２と凸部２３とは、それぞれの周方向の全周にわたって設けられた形態、又は、それぞれの周方向の一部分に設けられた形態のいずれであってもよい。
【0050】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、２００～５００℃において、バッキングプレート１の線膨張係数がスパッタリングターゲット２の線膨張係数より大きいことが好ましい。２００～５００℃において、バッキングプレート１の線膨張係数がスパッタリングターゲット２の線膨張係数より小さいと、スパッタリングターゲット２の方がバッキングプレート１より加熱による膨張や冷却による収縮の範囲が大きくなり、バッキングプレート１によってスパッタリングターゲット２をカシメによって接合することが難しくなる場合がある。バッキングプレート１の線膨張係数がスパッタリングターゲット２の線膨張係数より大きいと、スパッタリングターゲット２よりバッキングプレート１の方がより膨張・収縮の幅が大きくなり、同じ温度で加熱したときにバッキングプレート１の凹部４の方がスパッタリングターゲット２より膨張し、同じ温度で冷却したときにバッキングプレート１の凹部４の方がスパッタリングターゲット２より収縮する。
【0051】
図９に示すように、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体７００では、スパッタリングターゲット２とバッキングプレート１の界面に２．５ｍｍ以下の中間層２４を有し、中間層２４は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることが好ましい。中間層２４によってスパッタリングターゲット２とバッキングプレート１の線膨張係数の差を緩和することで加熱による膨張や冷却による収縮の繰り返しによるスパッタリングターゲット２の破損や反りをより抑制することができる。また、中間層２４を設けることでスパッタリングターゲット２の底面９とバッキングプレートの凹部底面７との接合強度を向上させるとともに、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。また、バッキングプレート１の凹部４に中間層２４を設けていることから、スパッタリングターゲット２で中間層２４は覆われるため、中間層２４の材質が揮発して不純物となって基板に付着することを抑制することができる。中間層２４についてＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの元素を選択した理由は、密着性、熱伝導及び線膨張係数の観点から好適だからである。中間層２４が板材である場合、板材が２．５ｍｍより厚いとバッキングプレート１の凹部４をより深く設けなければならないため、バッキングプレート１の厚みを増やさなければならないことが発生する場合がある。中間層２４が粉末層である場合、加熱によって、粉末の状態である形態、粉末が焼結した形態、又は粉末が加熱によって溶融した形態がある。なお、粉末が加熱によって溶融した形態は、中間層２４が板材である形態と類似する。中間層２４は、スパッタリングターゲット２の底面９とバッキングプレートの凹部底面７との間に設けることが好ましいが、これに加えてさらに、スパッタリングターゲット２の外周側面５とバッキングプレートの凹部４の凹部内周側面６との界面に設けてもよい。
【0052】
図９に示した形態と同様に、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、スパッタリングターゲット２とバッキングプレート１の界面に１０μｍ以下の中間層２４を有し、中間層２４は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜であることが好ましい。中間層２４によってスパッタリングターゲット２とバッキングプレート１の線膨張係数の差を緩和することで加熱による膨張や冷却による収縮の繰り返しによるスパッタリングターゲット２の破損や反りをより抑制することができる。中間層２４の膜厚が１０μｍより厚くても中間層２４を形成する時間を要するだけであり、中間層２４としての効果は１０μｍ以下のものとあまり効果が変わらない。また、中間層２４を設けることでスパッタリングターゲット２の底面９とバッキングプレートの凹部底面７との接合強度を向上させるとともに、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。また、バッキングプレート１の凹部４に中間層２４を設けていることから、スパッタリングターゲット２で中間層２４は覆われるため、中間層２４の材質が揮発して不純物となって基板に付着することを抑制することができる。中間層２４についてＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの元素を選択した理由は、密着性、熱伝導及び線膨張係数の観点から好適だからである。薄膜は、スパッタリングによる薄膜であることが好ましく、バッキングプレートの凹部底面７に成膜することが好ましい。また、厚さ１０μｍ以下の箔でもよい。中間層２４は、スパッタリングターゲット２の底面９とバッキングプレートの凹部底面７との間に設けることが好ましいが、これに加えてさらに、スパッタリングターゲット２の外周側面５とバッキングプレートの凹部４の凹部内周側面６との界面に設けてもよい。
【0053】
図９に示した形態と同様に、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、スパッタリングターゲット２とバッキングプレート１の界面に１．０ｍｍ以下の中間層２４を有し、中間層２４は、Ｉｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種の金属又はＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることが好ましい。中間層２４によってスパッタリングターゲット２とバッキングプレート１の線膨張係数の差を緩和することで加熱による膨張や冷却による収縮の繰り返しによるスパッタリングターゲット２の破損や反りをより抑制することができる。また、中間層２４を設けることでスパッタリングターゲット２の底面９とバッキングプレートの凹部底面７との接合強度を向上させるとともに、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。また、バッキングプレート１の凹部４に中間層２４を設けていることから、スパッタリングターゲット２で中間層２４は覆われるため、中間層２４の材質が揮発して不純物となって基板に付着することを抑制することができる。中間層２４についてＩｎ、Ｚｎの元素を選択した理由は、密着性、熱伝導及び線膨張係数の観点から好適だからである。中間層２４が板材である場合、板材が１．０ｍｍより厚いとバッキングプレート１の凹部をより深く設けなければならないため、バッキングプレート１の厚みを増やさなければならないことが発生する場合がある。中間層２４が粉末層である場合、加熱によって、粉末の状態である形態、粉末が焼結した形態、又は粉末が加熱によって溶融した形態がある。なお、粉末が加熱によって溶融した形態は、中間層２４が板材である形態と類似する。中間層２４は、スパッタリングターゲット２の底面９とバッキングプレートの凹部底面７との間に設けることが好ましいが、これに加えてさらに、スパッタリングターゲット２の外周側面５とバッキングプレートの凹部４の凹部内周側面６との界面に設けてもよい。
【0054】
図１０に示すように、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体８００は、スパッタリングターゲット２とバッキングプレート１の界面に２層の中間層２４を有し、中間層２４ａは、２．５ｍｍ以下のＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせ、１０μｍ以下のＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜、または、１．０ｍｍ以下のＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種の金属又はＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせのいずれかからなり、中間層２４ｂは、２．５ｍｍ以下のＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせ、１０μｍ以下のＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜、または、１．０ｍｍ以下のＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種の金属又はＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせのいずれかからなることが好ましい。中間層２４によってスパッタリングターゲット２とバッキングプレート１の線膨張係数の差を緩和することで加熱による膨張や冷却による収縮の繰り返しによるスパッタリングターゲット２の破損や反りをより抑制することができる。バッキングプレート１との界面に設置された中間層２４ａをＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金、Ｉｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種の金属又はＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種を含む合金からなる各種形態の材料で形成する理由は、密着性、熱伝導及び線膨張係数の観点から好適だからである。また、スパッタリングターゲット２との界面に設置された中間層２４ｂをＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金、Ｉｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種の金属又はＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種を含む合金からなる各種形態の材料で形成する理由は、密着性、熱伝導及び線膨張係数の観点から好適だからである。なお、図１０では中間層が２層の形態を示したが、上記で説明した中間層の効果が得られていれば、中間層が３層以上の形態でもよい。
【0055】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、スパッタリングターゲット２の材質がＡｌ－Ｓｃ合金、Ｒｕ及びＲｕ合金、Ｉｒ及びＩｒ合金を用いることができる。また、Ｌｉ系酸化物、Ｃｏ系酸化物、Ｔｉ系酸化物、Ｍｇ系酸化物なども用いることもできる。１０００℃以上の高融点材料でもスパッタリングターゲットの反りや割れを抑制しつつ、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの接合強度を向上させることができる。
【0056】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、バッキングプレート１の材質がＡｌ及びＡｌ合金、Ｃｕ及びＣｕ合金、Ｆｅ及びＦｅ合金であり、線膨張係数が３０．０×１０－６／℃以下であることが好ましい。線膨脹係数は、好ましくは２８．５×１０－６／℃以下であり、さらに好ましくは２７．３×１０－６／℃以下である。線膨張係数が３０．０×１０－６／℃より大きいと、バッキングプレート１の加熱による膨張や冷却による収縮が繰り返し発生することによってスパッタリングターゲットの割れや反りが発生してしまうため、線膨張係数が３０．０×１０－６／℃以下であることが好ましい。また、バッキングプレートの熱伝導性が良いものを用いることで、加熱時においてバッキングプレートが膨張し、バッキングプレートの凹部にスパッタリングターゲットを挿入することができるとともに、冷却時においてバッキングプレートが収縮し、バッキングプレートの凹部内周側面によってスパッタリングターゲットの外周側面をカシメすることにより接合体を形成することができる。線膨張係数の下限は、６．０×１０－６／℃以上であることが好ましい。
【0057】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、スパッタリングターゲット２の曲げ強度が５００ＭＰａ以下であるものにも適用することができる。本実施形態は、曲げ強さが弱いスパッタリングターゲットにも適用できる。なお、曲げ強度は、例えば、ＪＩＳ Ｒ １６０１：２００８の規格に基づいて測定される。
【0058】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、バッキングプレート１の凹部４の平面の形状が円形又は正方形を含む長方形であり、バッキングプレート１の凹部４の直径又は辺の長さとスパッタリングターゲットの直径又は辺の長さとの関係が（数１）～（数５）を満たすことが好ましい。
（数１）ＤＴＧ＞ＤＢＰ
（数２）ＤＢＰ＝ＤＴＧ‐ΔＤ×Ｃ
（数３）ΔＤ＝ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ－ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ
（数４）ＤＴＧ－ΔＤ×４．０≦ＤＢＰ≦ＤＴＧ－ΔＤ×０．５
（数５）ＣＴＥＢＰ＞ＣＴＥＴＧ
ただし、ＤＢＰ、ＤＴＧ、ΔＤ、Ｃ、Ｔ、ΔＴ、ＣＴＥＢＰ及びＣＴＥＴＧはそれぞれ次のことを意味する。
ＤＢＰ：室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺（ｍｍ）
ＤＴＧ：室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺（ｍｍ）
Ｔ：バッキングプレートを熱膨張させる温度（℃）（ただし、Ｔ＞室温）
ΔＴ：Ｔ‐室温（℃）
ＣＴＥＢＰ：温度Ｔにおけるバッキングプレートの線膨張係数（１／℃）
ＣＴＥＴＧ：温度Ｔにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数（１／℃）
Ｃ：係数（ただし、Ｃ＝０．５～４．０）
ΔＤ：室温から温度Ｔまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差（ｍｍ）
ここで、バッキングプレート１の凹部４の平面の形状が長方形であるとき、スパッタリングターゲット２の長辺とバッキングプレート１の凹部４の長辺を対応させ、スパッタリングターゲット２の短辺とバッキングプレート１の凹部４の短辺とを対応させる。（数１）に示されるごとく、室温では、スパッタリングターゲット２の方がバッキングプレート１の凹部４よりも大きく、スパッタリングターゲット２をバッキングプレート１の凹部４に入れることはできない。ここで、室温は２５℃とする。バッキングプレート１の凹部４を室温からバッキングプレートを熱膨張させる温度Ｔまで昇温させると、凹部４の直径又は辺は、（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さの熱膨張をする。また、スパッタリングターゲット２を室温から温度Ｔまで昇温させると、スパッタリングターゲット２の直径又は辺は、（ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ）で求められる長さの熱膨張をする。したがって、線膨脹係数について（数５）の関係が成立するとき、バッキングプレート１の凹部４とスパッタリングターゲット２の両方を温度Ｔまで昇温させると、ΔＤの長さ分だけ、凹部４の直径又は辺がスパッタリングターゲット２の直径又は辺よりも熱膨張する。この熱膨張によって、凹部４の直径又は辺がスパッタリングターゲット２の直径又は辺と同じ又は大きくなれば、凹部４にスパッタリングターゲット２を嵌め込むことが可能となる。そして、室温まで降温させると、（数１）に示される関係によって、カシメ構造が形成される。本実施形態では、上記で説明した（１）バッキングプレート１の凹部４とスパッタリングターゲット２の両方を温度Ｔまで昇温させる形態のみならず、（２）バッキングプレート１の凹部４を温度Ｔまで昇温させ、スパッタリングターゲット２を温度Ｔよりも低い温度までしか昇温させない形態、及び（３）バッキングプレート１の凹部４を温度Ｔまで昇温させ、スパッタリングターゲット２を昇温させない形態を包含する。（３）の形態について、同様に検討すると、バッキングプレート１の凹部４を室温からバッキングプレートを熱膨張させる温度Ｔまで昇温させると、凹部４の直径又は辺は、（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さの熱膨張をする。また、スパッタリングターゲット２は室温のままであるから、スパッタリングターゲット２の直径又は辺は、熱膨張しない。そうすると、バッキングプレート１の凹部４だけを温度Ｔまで昇温することによって熱膨脹させると、（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さ分だけ、凹部４の直径又は辺がスパッタリングターゲット２の直径又は辺よりも熱膨張する。（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さは、ΔＤよりも大きい。したがって、この形態においても、凹部４にスパッタリングターゲット２を嵌め込むことが可能となる。そして、室温まで降温させると、（数１）に示される関係によって、カシメ構造が形成される。（２）の形態は、（１）の形態と（３）の形態の中間の形態であるから、同様にカシメ構造が形成される。前記の（１）の形態、（２）の形態及び（３）の形態において、カシメ構造を形成可能とするには、凹部４の熱膨脹によって、凹部４の直径又は辺の長さがスパッタリングターゲット２の直径又は辺の長さを逆転しなければならない。そこで、室温における凹部４の直径又は辺の長さを、室温におけるスパッタリングターゲット２の直径又は辺の長さと比較して、どれだけ小さく設定することができるかの関係を示したのが（数２）及び（数４）である。（数２）及び（数４）においてＣは係数であるが、Ｃが０．５～４．０の範囲内であるとき、スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによってスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合するときに、スパッタリングターゲットの割れや反りを抑制することができ、良好な強さのカシメ構造を形成することができる。
（数１）ＤＴＧ＞ＤＢＰ
（数２）ＤＢＰ＝ＤＴＧ‐ΔＤ×Ｃ
（数３）ΔＤ＝ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ－ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ
（数４）ＤＴＧ－ΔＤ×４．０≦ＤＢＰ≦ＤＴＧ－ΔＤ×０．５
（数５）ＣＴＥＢＰ＞ＣＴＥＴＧ
ただし、ＤＢＰ、ＤＴＧ、ΔＤ、Ｃ、Ｔ、ΔＴ、ＣＴＥＢＰ及びＣＴＥＴＧはそれぞれ次のことを意味する。
ＤＢＰ：室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺（ｍｍ）
ＤＴＧ：室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺（ｍｍ）
Ｔ：バッキングプレートを熱膨張させる温度（℃）（ただし、Ｔ＞室温）
ΔＴ：Ｔ‐室温（℃）
ＣＴＥＢＰ：温度Ｔにおけるバッキングプレートの線膨張係数（１／℃）
ＣＴＥＴＧ：温度Ｔにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数（１／℃）
Ｃ：係数（ただし、Ｃ＝０．５～４．０）
ΔＤ：室温から温度Ｔまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差（ｍｍ）
ここで、バッキングプレート１の凹部４の平面の形状が長方形であるとき、スパッタリングターゲット２の長辺とバッキングプレート１の凹部４の長辺を対応させ、スパッタリングターゲット２の短辺とバッキングプレート１の凹部４の短辺とを対応させる。（数１）に示されるごとく、室温では、スパッタリングターゲット２の方がバッキングプレート１の凹部４よりも大きく、スパッタリングターゲット２をバッキングプレート１の凹部４に入れることはできない。ここで、室温は２５℃とする。バッキングプレート１の凹部４を室温からバッキングプレートを熱膨張させる温度Ｔまで昇温させると、凹部４の直径又は辺は、（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さの熱膨張をする。また、スパッタリングターゲット２を室温から温度Ｔまで昇温させると、スパッタリングターゲット２の直径又は辺は、（ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ）で求められる長さの熱膨張をする。したがって、線膨脹係数について（数５）の関係が成立するとき、バッキングプレート１の凹部４とスパッタリングターゲット２の両方を温度Ｔまで昇温させると、ΔＤの長さ分だけ、凹部４の直径又は辺がスパッタリングターゲット２の直径又は辺よりも熱膨張する。この熱膨張によって、凹部４の直径又は辺がスパッタリングターゲット２の直径又は辺と同じ又は大きくなれば、凹部４にスパッタリングターゲット２を嵌め込むことが可能となる。そして、室温まで降温させると、（数１）に示される関係によって、カシメ構造が形成される。本実施形態では、上記で説明した（１）バッキングプレート１の凹部４とスパッタリングターゲット２の両方を温度Ｔまで昇温させる形態のみならず、（２）バッキングプレート１の凹部４を温度Ｔまで昇温させ、スパッタリングターゲット２を温度Ｔよりも低い温度までしか昇温させない形態、及び（３）バッキングプレート１の凹部４を温度Ｔまで昇温させ、スパッタリングターゲット２を昇温させない形態を包含する。（３）の形態について、同様に検討すると、バッキングプレート１の凹部４を室温からバッキングプレートを熱膨張させる温度Ｔまで昇温させると、凹部４の直径又は辺は、（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さの熱膨張をする。また、スパッタリングターゲット２は室温のままであるから、スパッタリングターゲット２の直径又は辺は、熱膨張しない。そうすると、バッキングプレート１の凹部４だけを温度Ｔまで昇温することによって熱膨脹させると、（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さ分だけ、凹部４の直径又は辺がスパッタリングターゲット２の直径又は辺よりも熱膨張する。（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さは、ΔＤよりも大きい。したがって、この形態においても、凹部４にスパッタリングターゲット２を嵌め込むことが可能となる。そして、室温まで降温させると、（数１）に示される関係によって、カシメ構造が形成される。（２）の形態は、（１）の形態と（３）の形態の中間の形態であるから、同様にカシメ構造が形成される。前記の（１）の形態、（２）の形態及び（３）の形態において、カシメ構造を形成可能とするには、凹部４の熱膨脹によって、凹部４の直径又は辺の長さがスパッタリングターゲット２の直径又は辺の長さを逆転しなければならない。そこで、室温における凹部４の直径又は辺の長さを、室温におけるスパッタリングターゲット２の直径又は辺の長さと比較して、どれだけ小さく設定することができるかの関係を示したのが（数２）及び（数４）である。（数２）及び（数４）においてＣは係数であるが、Ｃが０．５～４．０の範囲内であるとき、スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによってスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合するときに、スパッタリングターゲットの割れや反りを抑制することができ、良好な強さのカシメ構造を形成することができる。
【0059】
次に図１１を参照しながら、図２に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体１００の製造方法の第一例について説明する。本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体１００の製造方法は、厚さ２．０～１５．０ｍｍのスパッタリングターゲット２とバッキングプレート１を準備する工程１（図１１では不図示。）と、バッキングプレート１のプレート面３に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部４を形成する工程２（図１１の１００ａに図示。）と、バッキングプレート１を加熱して凹部４を熱膨張させる工程３（図１１の１００ｂに図示。）と、熱膨張させた凹部４にスパッタリングターゲット２を嵌め込む工程４（図１１の１００ｃに嵌め込み途中を図示。）と、バッキングプレート１を冷却して、スパッタリングターゲット２の外周側面５が、バッキングプレート１の凹部内周側面６で絞められたカシメ構造を形成する工程５（図１１の１００に図示。）と、を有する。このとき、工程２における凹部４の直径（円板形状のスパッタリングターゲットを嵌め込む場合）若しくは辺（平面が長方形状のスパッタリングターゲットを嵌め込む場合）の長さは、スパッタリングターゲットの直径若しくは辺の長さより少し小さめに設け、バッキングプレート１を加熱して膨張させたときに凹部４の凹部内周側面６がスパッタリングターゲット２の外周側面５よりも少し大きくなることでスパッタリングターゲット２をバッキングプレート１の凹部４に充填することができる。そして、工程５の冷却によってバッキングプレート１が収縮し、スパッタリングターゲット２の外周側面５がバッキングプレート１の凹部内周側面６によって締め付けられ、冷却時の収縮によるカシメによって接合することができる。工程３において、バッキングプレート１を加熱するが、スパッタリングターゲット２は一緒に加熱していない。なお、バッキングプレート１から熱伝導を受けてスパッタリングターゲット２が昇温することはあり得る。そして、工程５において、バッキングプレート１の冷却にともなってスパッタリングターゲット２が降温することはあり得る。バッキングプレート１の加熱は例えばホットプレートを用いることで行われる。
【0060】
次に図１２を参照しながら、図２に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体１００の製造方法の第二例について説明する。バッキングプレート１とスパッタリングターゲット２とを両方加熱する方式である。加熱は、例えば、ホットプレス焼結法（ＨＰ）、熱間等方加圧焼結法（ＨＩＰ）又は放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）などによって行うことができる。本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体１００の製造方法は、厚さ２．０～１５．０ｍｍのスパッタリングターゲット２とバッキングプレート１を準備する工程１（図１２では不図示。）と、バッキングプレート１のプレート面３に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部４を形成する工程２（図１２では不図示。）と、バッキングプレート１の凹部４の上方にスパッタリングターゲット２を載せる工程２‐１（図１２の１０１ａに図示。）と、バッキングプレート１を加熱して凹部４を熱膨張させる工程３（図１２の１０１ｂに図示。）と、工程３において、スパッタリングターゲット２を加熱する工程３－１（図１２の１０１ｂに図示。）と、熱膨張させた凹部４にスパッタリングターゲット２を嵌め込む工程４（図１２の１０１ｃに図示。）と、スパッタリングターゲット２とバッキングプレート１を冷却して、スパッタリングターゲット２の外周側面５が、バッキングプレート１の凹部内周側面６で絞められたカシメ構造を形成する工程５（図１２の１００に図示。）と、を有する。このとき、工程２における凹部４の直径（円板形状のスパッタリングターゲットを嵌め込む場合）若しくは辺（長方形状のスパッタリングターゲットを嵌め込む場合）の長さは、スパッタリングターゲットの直径若しくは辺の長さより少し小さめに設け、バッキングプレート１を加熱して膨張させたときに凹部４の凹部内周側面６がスパッタリングターゲット２の外周側面５よりも少し大きくなることでスパッタリングターゲット２をバッキングプレート１の凹部４に充填することができる。そして、工程５の冷却によってバッキングプレート１がスパッタリングターゲット２よりも冷却時の収縮が大きくなり、スパッタリングターゲット２の外周側面５がバッキングプレート１の凹部内周側面６によって締め付けられ、冷却時の収縮によるカシメによって接合することができる。
【0061】
図１３に示すように、本実施形態では、工程２と工程３の間又は工程３と工程４の間に、中間層２４となる材料を凹部４に充填又はコーティングする工程６をさらに有していてもよい。具体的には、図１３において、熱膨脹させる前のバッキングプレート１の凹部４に中間層２４となる材料を充填する形態（図１３の７００ａに図示。）、熱膨脹させたバッキングプレート１の凹部４に中間層２４となる材料を充填する形態（図１３の７００ｂに図示。）がある。その後、バッキングプレート１の凹部４にスパッタリングターゲット２を嵌め込み（図１３の７００ｃに図示。）、バッキングプレート１を冷却して、スパッタリングターゲット２の外周側面５が、バッキングプレート１の凹部内周側面６で絞められたカシメ構造を形成する（図１３の７００に図示。）ことによって、図９に示した中間層を有するスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を製造することができる。
【0062】
また、図１４に示すように、バッキングプレート１とスパッタリングターゲット２とを両方加熱する方式では、工程２と工程２－１の間に、中間層２４となる材料を凹部４に充填又はコーティングする工程６をさらに有していてもよい（図１４の７０１ａに図示。）。その後、バッキングプレート１の凹部４を熱膨脹させ（図１４の７０１ｂに図示。）、スパッタリングターゲット２を加熱し（図１４の７０１ｂに図示。）、バッキングプレート１の凹部４にスパッタリングターゲット２を嵌め込み（図１４の７０１ｃに図示。）、スパッタリングターゲット２とバッキングプレート１を冷却して、スパッタリングターゲット２の外周側面５が、バッキングプレート１の凹部内周側面６で絞められたカシメ構造を形成する（図１４の７００に図示。）ことによって、図９に示した中間層を有するスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を製造することができる。
【0063】
図１０に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体８００のように、中間層２４を２層設ける場合には、図１３又は図１４において中間層２４を設ける際に、２層の中間層を積層状態で設けることで、スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体８００を製造することができる。なお、図１０では中間層が２層の形態を示したが、上記で説明した中間層の効果が得られていれば、中間層が３層以上の形態でもよい。
【0064】
本実施形態において、工程４と工程５の間に、スパッタリングターゲット２の底面９とバッキングプレート１の凹部底面７とを拡散させるために、スパッタリングターゲット２を押圧する工程７をさらに有することが好ましい。押圧によって、面と面とが密着するとスパッタリングターゲット２とバッキングプレート１との拡散、又はスパッタリングターゲット２と中間層２４との拡散及び中間層２４とバッキングプレート１との拡散をさせることができ、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。さらに、スパッタリングターゲット２を押圧することによって収縮時のスパッタリングターゲットの反りの防止にも役立つ。
【0065】
本実施形態では、少なくとも工程３、工程４及び工程５において、ホットプレス焼結法（ＨＰ）、熱間等方加圧焼結法（ＨＩＰ）、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）及びホットプレートによる加熱法のうち少なくとも１つの方法を用いて行うことが好ましい。加熱と冷却を行うことができる装置であれば適用することができ、ホットプレス焼結法（ＨＰ）、熱間等方加圧焼結法（ＨＩＰ）、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）及びホットプレートによる加熱法のうち少なくとも１つの方法を用いて行う。冷却には自然放冷が含まれる。
【0066】
本実施形態では、工程７において、ホットプレス焼結法（ＨＰ）、熱間等方加圧焼結法（ＨＩＰ）及び放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）の少なくとも１つの方法を用いて行うことが好ましい。加熱と押圧を同時に行うことができる装置であれば適用することができ、ホットプレス焼結法（ＨＰ），熱間等方加圧焼結法（ＨＩＰ）、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）のいずれかを用いて行うことができる。
【0067】
また、本実施形態では、工程７において、１０Ｐａ以下の減圧雰囲気又は酸素濃度１０００ｐｐｍ以下の雰囲気とし、加熱温度を１００～１０００℃とし、かつ、押圧を０Ｐａ以上８０ＭＰａ以下の範囲とすることが好ましい。スパッタリングターゲットの酸素含有量を抑制することができる。
【0068】
ホットプレート方式で、スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を製造した後、さらに、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）などで再度加熱と押圧を行ってもよい。
【0069】
図４に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体２００は、図１５に示すようにバッキングプレート１を熱膨脹させて、スパッタリングターゲット２を嵌め込んだ後で冷却することによって製造できる。また、図５に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体３００は、図１６に示すようにバッキングプレート１を熱膨脹させて、スパッタリングターゲット２を嵌め込んだ後で冷却することによって製造できる。また、図６に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体４００は、図１７に示すようにバッキングプレート１を熱膨脹させて、スパッタリングターゲット２を嵌め込んだ後で冷却することによって製造できる。また、図７に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体５００は、図１８に示すようにバッキングプレート１を熱膨脹させて、スパッタリングターゲット２を嵌め込んだ後で冷却することによって製造できる。また、図８に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体６００は、図１９に示すようにバッキングプレート１を熱膨脹させて、スパッタリングターゲット２を嵌め込んだ後で冷却することによって製造できる。
【0070】
また、本実施形態では、工程５の後に、押圧又は加熱と押圧の工程及び冷却の工程を１組として１回行う又は２回以上繰り返し行うことが好ましい。押圧又は加熱と押圧の工程及び冷却の工程を１組として１回行う又は２回以上繰り返し行うことで、スパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面との接合強度をより向上させることや、密着性をより向上させて熱伝導をより効率よく行うことができる。
【0071】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体がスパッタリング装置に装着され、使用された場合であって、スパッタリングターゲットが消耗した場合について説明する。本実施形態に係るスパッタリングターゲットの回収方法は、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を加熱して、バッキングプレート１の凹部開口面２１がスパッタリングターゲット２の底面９よりも大きくなるまで熱膨脹させる工程Ａと、スパッタリングターゲット２をバッキングプレート１から取り外して、スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体からスパッタリングターゲットを回収する工程Ｂと、を有する。スパッタリングターゲット２を取り外す形態には、スパッタリングターゲット２をそのまま取り外す形態と、スパッタリングターゲット２に衝撃を加えて取り外す形態が含まれる。
【実施例0072】
以下、実施例を示しながら本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されない。
【0073】
（実施例１）
図９に相当する接合体を作製する。まず、曲げ強度が１３８ＭＰａであるΦ５０×７ｔ（単位：ｍｍ）のＡｌ－３０原子％Ｓｃスパッタリングターゲット２と、Φ７０×８ｔ（単位：ｍｍ）のＡｌ合金であるＡ６０６１のバッキングプレート１を準備した。線膨張係数は、Ａｌ－３０原子％Ｓｃが１３．５×１０－６／℃、Ａ６０６１が２３．６×１０－６／℃である。次に、バッキングプレート１のスパッタリングターゲット２の設置箇所に、スパッタリングターゲット２の直径より０．１ｍｍ小さく、深さ２ｍｍの凹部４を旋盤にて加工した。次に、バッキングプレート１の凹部底面７に、０．１ｍｍ厚のＮｉ板材を中間層２４の材料として充填した。次に、バッキングプレート１の凹部４の上にＡｌ－３０原子％Ｓｃスパッタリングターゲット２を設置した。このときスパッタリングターゲット２は凹部４にははまらず、Ｎｉ板材の上方（凹部底面７から２ｍｍの隙間を開けて）にある。次に、放電プラズマ焼結機を用いて１０Ｐａ以下の減圧雰囲気下で２５０℃に昇温後、スパッタリングターゲット２を、凹部開口面２１が熱膨脹によって広がったバッキングプレート１の凹部４に充填した。その後、１０ＭＰａでスパッタリングターゲット２を押圧しながら、４００℃まで昇温し、１時間保持して拡散接合を行った。その後、冷却してカシメ構造を形成した。その結果を図２０に示す。図２０に示すように、スパッタリングターゲット２の外周側面５とバッキングプレート１の凹部内周側面６はカシメにより固着し、ターゲット底面９も隙間無くＮｉが充填されて、熱伝導が良く拡散接合が行われ、そのとき、ターゲットの割れは発生しなかった。
図９に相当する接合体を作製する。まず、曲げ強度が１３８ＭＰａであるΦ５０×７ｔ（単位：ｍｍ）のＡｌ－３０原子％Ｓｃスパッタリングターゲット２と、Φ７０×８ｔ（単位：ｍｍ）のＡｌ合金であるＡ６０６１のバッキングプレート１を準備した。線膨張係数は、Ａｌ－３０原子％Ｓｃが１３．５×１０－６／℃、Ａ６０６１が２３．６×１０－６／℃である。次に、バッキングプレート１のスパッタリングターゲット２の設置箇所に、スパッタリングターゲット２の直径より０．１ｍｍ小さく、深さ２ｍｍの凹部４を旋盤にて加工した。次に、バッキングプレート１の凹部底面７に、０．１ｍｍ厚のＮｉ板材を中間層２４の材料として充填した。次に、バッキングプレート１の凹部４の上にＡｌ－３０原子％Ｓｃスパッタリングターゲット２を設置した。このときスパッタリングターゲット２は凹部４にははまらず、Ｎｉ板材の上方（凹部底面７から２ｍｍの隙間を開けて）にある。次に、放電プラズマ焼結機を用いて１０Ｐａ以下の減圧雰囲気下で２５０℃に昇温後、スパッタリングターゲット２を、凹部開口面２１が熱膨脹によって広がったバッキングプレート１の凹部４に充填した。その後、１０ＭＰａでスパッタリングターゲット２を押圧しながら、４００℃まで昇温し、１時間保持して拡散接合を行った。その後、冷却してカシメ構造を形成した。その結果を図２０に示す。図２０に示すように、スパッタリングターゲット２の外周側面５とバッキングプレート１の凹部内周側面６はカシメにより固着し、ターゲット底面９も隙間無くＮｉが充填されて、熱伝導が良く拡散接合が行われ、そのとき、ターゲットの割れは発生しなかった。
【0074】
（実施例２）
図５に相当する接合体において、さらに中間層を設けた接合体を作製する。まず、熔解法にて作製したΦ１５６×９ｔ（単位：ｍｍ）のルテニウムスパッタリングターゲット２と、Φ２４０×２０ｔ（単位：ｍｍ）の黄銅のバッキングプレート１を準備した。線膨張係数は、ルテニウムが６．７５×１０－６／℃、黄銅が２１．２×１０－６／℃である。次に、スパッタリングターゲット２の外周側面５に、側面の周方向に沿って環状の０．５ｍｍの環状凹部を旋盤で形成した。これによって、スパッタリングターゲット２の外周側面５に、環状凹部の底面を基準として凸となる環状凸部が形成される。次に、バッキングプレート１のスパッタリングターゲット２の設置箇所に、スパッタリングターゲット２の直径より０．４ｍｍ小さく、深さ４ｍｍの凹部４を旋盤にて加工する。さらにスパッタリングターゲット２の環状凸部と符合する位置のバッキングプレート１の凹部内周側面６に０．５ｍｍの環状凹部を形成した。次に、バッキングプレート１の凹部底面７に０．１ｍｍ厚のＮｉの板材及び微量のＩｎ粉末を充填した。この微量のＩｎ粉末は、Ｎｉの板材周りの隙間に充填される。次に、バッキングプレート１の凹部４の上にスパッタリングターゲット２を設置した。次に、放電プラズマ焼結機を用いて１０Ｐａ以下の減圧雰囲気で２５０℃に昇温後、スパッタリングターゲット２をバッキングプレート１の凹部に充填する。充填後、１０ＭＰａでスパッタリングターゲット２を押圧しながら、さらに４００℃まで昇温し、１時間保持にて拡散接合を行った後、冷却してカシメを行った。その結果を図２１に示す。接合体は、スパッタリングターゲット２の外周側面５の凹凸部分とバッキングプレート１の凹部内周側面６の凹凸部分とが互いに嵌め込みあう構造を有している。図２１に示すようにスパッタリングターゲット２の外周側面５とバッキングプレート１の凹部内周側面６とはカシメにより固着し、ターゲット底面９も隙間無くＮｉ、Ｉｎが充填されて、熱伝導が良く拡散接合が行われながら、ターゲットの割れは発生しなかった。
図５に相当する接合体において、さらに中間層を設けた接合体を作製する。まず、熔解法にて作製したΦ１５６×９ｔ（単位：ｍｍ）のルテニウムスパッタリングターゲット２と、Φ２４０×２０ｔ（単位：ｍｍ）の黄銅のバッキングプレート１を準備した。線膨張係数は、ルテニウムが６．７５×１０－６／℃、黄銅が２１．２×１０－６／℃である。次に、スパッタリングターゲット２の外周側面５に、側面の周方向に沿って環状の０．５ｍｍの環状凹部を旋盤で形成した。これによって、スパッタリングターゲット２の外周側面５に、環状凹部の底面を基準として凸となる環状凸部が形成される。次に、バッキングプレート１のスパッタリングターゲット２の設置箇所に、スパッタリングターゲット２の直径より０．４ｍｍ小さく、深さ４ｍｍの凹部４を旋盤にて加工する。さらにスパッタリングターゲット２の環状凸部と符合する位置のバッキングプレート１の凹部内周側面６に０．５ｍｍの環状凹部を形成した。次に、バッキングプレート１の凹部底面７に０．１ｍｍ厚のＮｉの板材及び微量のＩｎ粉末を充填した。この微量のＩｎ粉末は、Ｎｉの板材周りの隙間に充填される。次に、バッキングプレート１の凹部４の上にスパッタリングターゲット２を設置した。次に、放電プラズマ焼結機を用いて１０Ｐａ以下の減圧雰囲気で２５０℃に昇温後、スパッタリングターゲット２をバッキングプレート１の凹部に充填する。充填後、１０ＭＰａでスパッタリングターゲット２を押圧しながら、さらに４００℃まで昇温し、１時間保持にて拡散接合を行った後、冷却してカシメを行った。その結果を図２１に示す。接合体は、スパッタリングターゲット２の外周側面５の凹凸部分とバッキングプレート１の凹部内周側面６の凹凸部分とが互いに嵌め込みあう構造を有している。図２１に示すようにスパッタリングターゲット２の外周側面５とバッキングプレート１の凹部内周側面６とはカシメにより固着し、ターゲット底面９も隙間無くＮｉ、Ｉｎが充填されて、熱伝導が良く拡散接合が行われながら、ターゲットの割れは発生しなかった。
【0075】
（比較例１）
曲げ強度が１３８ＭＰａであるΦ７０×７ｔ（単位：ｍｍ）のＡｌ－３０原子％Ｓｃスパッタリングターゲットと、Φ８０×８ｔ（単位：ｍｍ）のＡｌ合金であるＡ６０６１のバッキングプレートを準備した。線膨張係数は、Ａｌ－３０原子％Ｓｃが１３．５×１０－６／℃、Ａ６０６１が２３．６×１０－６／℃である。次に、バッキングプレート上にＡｌ－３０原子％Ｓｃスパッタリングターゲットを設置した。次に、放電プラズマ焼結機を用いて、真空雰囲気で５００℃に昇温後、１０ＭＰａでスパッタリングターゲットを押圧しながら１時間保持にて拡散接合を行った。その結果を図２２に示す。接合体は、バッキングプレートに凹部４が形成されておらず、カシメ構造を有していない。図２２に示すように、スパッタリングターゲットとバッキングプレートは接合されているが、線膨張係数の差が大きいため、バッキングプレートの冷却時にスパッタリングターゲットが圧縮の応力を受けて割れてしまった。
曲げ強度が１３８ＭＰａであるΦ７０×７ｔ（単位：ｍｍ）のＡｌ－３０原子％Ｓｃスパッタリングターゲットと、Φ８０×８ｔ（単位：ｍｍ）のＡｌ合金であるＡ６０６１のバッキングプレートを準備した。線膨張係数は、Ａｌ－３０原子％Ｓｃが１３．５×１０－６／℃、Ａ６０６１が２３．６×１０－６／℃である。次に、バッキングプレート上にＡｌ－３０原子％Ｓｃスパッタリングターゲットを設置した。次に、放電プラズマ焼結機を用いて、真空雰囲気で５００℃に昇温後、１０ＭＰａでスパッタリングターゲットを押圧しながら１時間保持にて拡散接合を行った。その結果を図２２に示す。接合体は、バッキングプレートに凹部４が形成されておらず、カシメ構造を有していない。図２２に示すように、スパッタリングターゲットとバッキングプレートは接合されているが、線膨張係数の差が大きいため、バッキングプレートの冷却時にスパッタリングターゲットが圧縮の応力を受けて割れてしまった。
【0076】
（比較例２）
曲げ強度が１３８ＭＰａであるΦ７０×７ｔ（単位：ｍｍ）のＡｌ－３０原子％Ｓｃスパッタリングターゲットと、Φ８０×８ｔ（単位：ｍｍ）のＡｌ合金であるアルミ青銅のバッキングプレートを準備した。線膨張係数は、Ａｌ－３０原子％Ｓｃが１３．５×１０－６／℃、アルミ青銅が１６．５×１０－６／℃である。次に、バッキングプレート上にＡｌ－３０原子％Ｓｃスパッタリングターゲットを設置した。次に、放電プラズマ焼結機を用いて、真空雰囲気で５００℃に昇温後、１０ＭＰａでスパッタリングターゲットを押圧しながら１時間保持にて拡散接合を行った。その結果を図２３に示す。接合体は、バッキングプレートに凹部４が形成されておらず、カシメ構造を有していない。図２３に示すように、比較例１よりもスパッタリングターゲットの線膨張係数とバッキングプレートの線膨張係数を近づけてみたが、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの線膨張係数の差があるため、スパッタリングターゲットが圧縮の応力を受けて割れるとともに、バッキングプレートへの接合が不十分であるためバッキングプレートからスパッタリングターゲットが剥離した。
曲げ強度が１３８ＭＰａであるΦ７０×７ｔ（単位：ｍｍ）のＡｌ－３０原子％Ｓｃスパッタリングターゲットと、Φ８０×８ｔ（単位：ｍｍ）のＡｌ合金であるアルミ青銅のバッキングプレートを準備した。線膨張係数は、Ａｌ－３０原子％Ｓｃが１３．５×１０－６／℃、アルミ青銅が１６．５×１０－６／℃である。次に、バッキングプレート上にＡｌ－３０原子％Ｓｃスパッタリングターゲットを設置した。次に、放電プラズマ焼結機を用いて、真空雰囲気で５００℃に昇温後、１０ＭＰａでスパッタリングターゲットを押圧しながら１時間保持にて拡散接合を行った。その結果を図２３に示す。接合体は、バッキングプレートに凹部４が形成されておらず、カシメ構造を有していない。図２３に示すように、比較例１よりもスパッタリングターゲットの線膨張係数とバッキングプレートの線膨張係数を近づけてみたが、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの線膨張係数の差があるため、スパッタリングターゲットが圧縮の応力を受けて割れるとともに、バッキングプレートへの接合が不十分であるためバッキングプレートからスパッタリングターゲットが剥離した。
【0077】
（比較例３）
焼結法にてΦ１９４×１０ｔ（単位：ｍｍ）のルテニウムスパッタリングターゲットと、Φ２４０×２０ｔ（単位：ｍｍ）の無酸素銅のバッキングプレートを準備した。線膨張係数は、ルテニウムが６．７５×１０－６／℃、無酸素銅が１６．２×１０－６／℃である。次に、バッキングプレート上にルテニウムスパッタリングターゲットを設置した。次に、放電プラズマ焼結機を用いて、真空雰囲気で７００℃に昇温後、１０ＭＰａでスパッタリングターゲットを押圧しながら１時間保持にて拡散接合を行った。その結果を図２４に示す。接合体は、バッキングプレートに凹部４が形成されておらず、カシメ構造を有していない。図２４に示すように、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの線膨張係数の差があるため、スパッタリングターゲットが圧縮の応力を受けて割れてしまった。
焼結法にてΦ１９４×１０ｔ（単位：ｍｍ）のルテニウムスパッタリングターゲットと、Φ２４０×２０ｔ（単位：ｍｍ）の無酸素銅のバッキングプレートを準備した。線膨張係数は、ルテニウムが６．７５×１０－６／℃、無酸素銅が１６．２×１０－６／℃である。次に、バッキングプレート上にルテニウムスパッタリングターゲットを設置した。次に、放電プラズマ焼結機を用いて、真空雰囲気で７００℃に昇温後、１０ＭＰａでスパッタリングターゲットを押圧しながら１時間保持にて拡散接合を行った。その結果を図２４に示す。接合体は、バッキングプレートに凹部４が形成されておらず、カシメ構造を有していない。図２４に示すように、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの線膨張係数の差があるため、スパッタリングターゲットが圧縮の応力を受けて割れてしまった。
【0078】
（比較例４）
焼結法にてΦ１８０×５ｔ（単位：ｍｍ）のルテニウムスパッタリングターゲットと、バッキングプレートとして用いる無酸素銅で作製したＣＡＮと呼ばれる１５ｍｍ厚の容器にΦ１８０．１ｍｍ、深さ１０ｍｍの凹部を形成したものを準備した。線膨張係数は、ルテニウムが６．７５×１０－６／℃、無酸素銅が１６．２×１０－６／℃である。次に、ＣＡＮにスパッタリングターゲットを内包した後、その上から無酸素銅で作製したΦ１８０×５ｔの蓋をスパッタリングターゲットの上に乗せ、ＣＡＮ内を真空にして封止した。次に、ＨＩＰ装置を用いて、５００℃に昇温後、１００ＭＰａでＣＡＮを加圧して拡散接合を行った。このとき容器が全面から加圧され、容器とターゲットが拡散接合された。拡散接合後に、旋盤を用いてスパッタリングターゲットとバッキングプレートを削り出した。その結果を図２５に示す。図２５に示すように、拡散接合は出来ていたが、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの線膨張係数の差があるため、スパッタリングターゲットが圧縮の応力を受けて中央部から細かな割れが外周に向けて放射状に発生して割れてしまった。
焼結法にてΦ１８０×５ｔ（単位：ｍｍ）のルテニウムスパッタリングターゲットと、バッキングプレートとして用いる無酸素銅で作製したＣＡＮと呼ばれる１５ｍｍ厚の容器にΦ１８０．１ｍｍ、深さ１０ｍｍの凹部を形成したものを準備した。線膨張係数は、ルテニウムが６．７５×１０－６／℃、無酸素銅が１６．２×１０－６／℃である。次に、ＣＡＮにスパッタリングターゲットを内包した後、その上から無酸素銅で作製したΦ１８０×５ｔの蓋をスパッタリングターゲットの上に乗せ、ＣＡＮ内を真空にして封止した。次に、ＨＩＰ装置を用いて、５００℃に昇温後、１００ＭＰａでＣＡＮを加圧して拡散接合を行った。このとき容器が全面から加圧され、容器とターゲットが拡散接合された。拡散接合後に、旋盤を用いてスパッタリングターゲットとバッキングプレートを削り出した。その結果を図２５に示す。図２５に示すように、拡散接合は出来ていたが、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの線膨張係数の差があるため、スパッタリングターゲットが圧縮の応力を受けて中央部から細かな割れが外周に向けて放射状に発生して割れてしまった。
【符号の説明】
【0079】
５０，１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００ スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体
１ バッキングプレート
２ スパッタリングターゲット
３ バッキングプレートのプレート面
４ バッキングプレートの凹部
５ スパッタリングターゲットの外周側面
６ バッキングプレートの凹部内周側面
７ バッキングプレートの凹部底面
８ａ，８ｂ 凹凸部分
９ スパッタリングターゲットの底面
２１ 凹部開口面
２２ 凹部
２３ 凸部
２４ 中間層
２４ａ バッキングプレートとの界面に設置された中間層
２４ｂ スパッタリングターゲットとの界面に設置された中間層
１ バッキングプレート
２ スパッタリングターゲット
３ バッキングプレートのプレート面
４ バッキングプレートの凹部
５ スパッタリングターゲットの外周側面
６ バッキングプレートの凹部内周側面
７ バッキングプレートの凹部底面
８ａ，８ｂ 凹凸部分
９ スパッタリングターゲットの底面
２１ 凹部開口面
２２ 凹部
２３ 凸部
２４ 中間層
２４ａ バッキングプレートとの界面に設置された中間層
２４ｂ スパッタリングターゲットとの界面に設置された中間層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【手続補正書】
【提出日】2021-07-26
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バッキングプレートに厚さ２．０～１５．０ｍｍのスパッタリングターゲットが接合されたスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体において、
前記スパッタリングターゲットの材質がＡｌ－Ｓｃ合金、Ｒｕ、Ｒｕ合金、Ｉｒ、Ｉｒ合金、Ｌｉ系酸化物、Ｃｏ系酸化物、Ｔｉ系酸化物又はＭｇ系酸化物であり、
前記バッキングプレートの材質がＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金であり、
前記バッキングプレートの線膨張係数が３０．０×１０ －６ ／℃以下であり、
前記バッキングプレートは、プレート面に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部を有し、
該凹部に前記スパッタリングターゲットが嵌め込まれており、
嵌め込まれる該スパッタリングターゲットは板状をなしており、かつ、
前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を有することを特徴とするスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
前記スパッタリングターゲットの材質がＡｌ－Ｓｃ合金、Ｒｕ、Ｒｕ合金、Ｉｒ、Ｉｒ合金、Ｌｉ系酸化物、Ｃｏ系酸化物、Ｔｉ系酸化物又はＭｇ系酸化物であり、
前記バッキングプレートの材質がＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金であり、
前記バッキングプレートの線膨張係数が３０．０×１０ －６ ／℃以下であり、
前記バッキングプレートは、プレート面に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部を有し、
該凹部に前記スパッタリングターゲットが嵌め込まれており、
嵌め込まれる該スパッタリングターゲットは板状をなしており、かつ、
前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を有することを特徴とするスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項2】
前記スパッタリングターゲットの外周側面は凹凸部分を有し、
前記バッキングプレートの凹部内周側面は凹凸部分を有し、かつ、
前記外周側面の凹凸部分と前記凹部内周側面の凹凸部分とは、互いに嵌め込みあう構造となっていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
前記バッキングプレートの凹部内周側面は凹凸部分を有し、かつ、
前記外周側面の凹凸部分と前記凹部内周側面の凹凸部分とは、互いに嵌め込みあう構造となっていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項3】
前記バッキングプレートの凹部は、凹部開口面が凹部底面よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項4】
前記スパッタリングターゲットの底面が、前記バッキングプレートの前記凹部の凹部開口面よりも大きいことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項5】
２００～５００℃において、前記バッキングプレートの線膨張係数が前記スパッタリングターゲットの線膨張係数より大きいことを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項6】
前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に２．５ｍｍ以下の中間層を有し、該中間層は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項7】
前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に１０μｍ以下の中間層を有し、該中間層は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項8】
前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に１．０ｍｍ以下の中間層を有し、該中間層は、Ｉｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種の金属又はＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項9】
前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に２層以上の中間層を有し、該中間層は、
２．５ｍｍ以下のＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせ、
１０μｍ以下のＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜、または、
１．０ｍｍ以下のＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種の金属又はＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
２．５ｍｍ以下のＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせ、
１０μｍ以下のＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種の金属又はＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜、または、
１．０ｍｍ以下のＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種の金属又はＩｎ、Ｚｎの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項10】
前記スパッタリングターゲットの曲げ強度が５００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１～９のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項11】
前記バッキングプレートの凹部の平面の形状が円形又は正方形を含む長方形であり、前記バッキングプレートの凹部の直径又は辺の長さとスパッタリングターゲットの直径又は辺の長さとの関係が（数１）～（数５）を満たすことを特徴とする請求項１～１０のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
（数１）ＤＴＧ＞ＤＢＰ
（数２）ＤＢＰ＝ＤＴＧ‐ΔＤ×Ｃ
（数３）ΔＤ＝ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ－ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ
（数４）ＤＴＧ－ΔＤ×４．０≦ＤＢＰ≦ＤＴＧ－ΔＤ×０．５
（数５）ＣＴＥＢＰ＞ＣＴＥＴＧ
ただし、ＤＢＰ、ＤＴＧ、ΔＤ、Ｃ、Ｔ、ΔＴ、ＣＴＥＢＰ及びＣＴＥＴＧはそれぞれ次のことを意味する。
ＤＢＰ：室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺（ｍｍ）
ＤＴＧ：室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺（ｍｍ）
Ｔ：バッキングプレートを熱膨張させてスパッタリングターゲットを嵌合させる温度（℃）（ただし、Ｔ＞室温）
ΔＴ：Ｔ‐室温（℃）
ＣＴＥＢＰ：温度Ｔにおけるバッキングプレートの線膨張係数（１／℃）
ＣＴＥＴＧ：温度Ｔにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数（１／℃）
Ｃ：係数（ただし、Ｃ＝０．５～４．０）
ΔＤ：室温から温度Ｔまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差（ｍｍ）
（数１）ＤＴＧ＞ＤＢＰ
（数２）ＤＢＰ＝ＤＴＧ‐ΔＤ×Ｃ
（数３）ΔＤ＝ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ－ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ
（数４）ＤＴＧ－ΔＤ×４．０≦ＤＢＰ≦ＤＴＧ－ΔＤ×０．５
（数５）ＣＴＥＢＰ＞ＣＴＥＴＧ
ただし、ＤＢＰ、ＤＴＧ、ΔＤ、Ｃ、Ｔ、ΔＴ、ＣＴＥＢＰ及びＣＴＥＴＧはそれぞれ次のことを意味する。
ＤＢＰ：室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺（ｍｍ）
ＤＴＧ：室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺（ｍｍ）
Ｔ：バッキングプレートを熱膨張させてスパッタリングターゲットを嵌合させる温度（℃）（ただし、Ｔ＞室温）
ΔＴ：Ｔ‐室温（℃）
ＣＴＥＢＰ：温度Ｔにおけるバッキングプレートの線膨張係数（１／℃）
ＣＴＥＴＧ：温度Ｔにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数（１／℃）
Ｃ：係数（ただし、Ｃ＝０．５～４．０）
ΔＤ：室温から温度Ｔまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差（ｍｍ）
【請求項12】
前記スパッタリングターゲットは、前記スパッタリングターゲットの前記ターゲット面の全周囲に前記バッキングプレートの前記プレート面が露出するように該バッキングプレートに嵌め込まれていることを特徴とする請求項１～１１のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項13】
前記ターゲット面が前記プレート面よりも突出していることを特徴とする請求項１～１２のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
【請求項14】
板状をなしており、厚さ２．０～１５．０ｍｍのスパッタリングターゲットと、バッキングプレートとを準備する工程１と、
前記バッキングプレートのプレート面に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部を形成する工程２と、
前記バッキングプレートを加熱して前記凹部を熱膨張させる工程３と、
熱膨張させた前記凹部に前記スパッタリングターゲットを嵌め込む工程４と、
前記バッキングプレートを冷却して、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を形成する工程５と、
を有し、
前記スパッタリングターゲットの材質がＡｌ－Ｓｃ合金、Ｒｕ、Ｒｕ合金、Ｉｒ、Ｉｒ合金、Ｌｉ系酸化物、Ｃｏ系酸化物、Ｔｉ系酸化物又はＭｇ系酸化物であり、
前記バッキングプレートの材質がＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金であり、かつ、
前記バッキングプレートの線膨張係数が３０．０×１０ －６ ／℃以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
前記バッキングプレートのプレート面に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部を形成する工程２と、
前記バッキングプレートを加熱して前記凹部を熱膨張させる工程３と、
熱膨張させた前記凹部に前記スパッタリングターゲットを嵌め込む工程４と、
前記バッキングプレートを冷却して、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を形成する工程５と、
を有し、
前記スパッタリングターゲットの材質がＡｌ－Ｓｃ合金、Ｒｕ、Ｒｕ合金、Ｉｒ、Ｉｒ合金、Ｌｉ系酸化物、Ｃｏ系酸化物、Ｔｉ系酸化物又はＭｇ系酸化物であり、
前記バッキングプレートの材質がＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金であり、かつ、
前記バッキングプレートの線膨張係数が３０．０×１０ －６ ／℃以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
【請求項15】
前記工程２と前記工程３の間又は前記工程３と前記工程４の間に、中間層となる材料を前記凹部に充填又はコーティングする工程６をさらに有することを特徴とする請求項１４記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
【請求項16】
前記工程４と前記工程５の間に、前記スパッタリングターゲットの底面と前記バッキングプレートの前記凹部の底面とを拡散させるために、前記スパッタリングターゲットを押圧する工程７をさらに有することを特徴とする請求項１４又は１５に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
【請求項17】
少なくとも前記工程３、前記工程４及び前記工程５において、ホットプレス焼結法（ＨＰ）、熱間等方加圧焼結法（ＨＩＰ）、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）及びホットプレートによる加熱法のうち少なくとも１つの方法を用いて行うことを特徴とする請求項１４～１６のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
【請求項18】
さらに前記工程７において、ホットプレス焼結法（ＨＰ）、熱間等方加圧焼結法（ＨＩＰ）及び放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）の少なくとも１つの方法を用いて行うことを特徴とする請求項１６に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
【請求項19】
前記工程７において、１０Ｐａ以下の減圧雰囲気又は酸素濃度１０００ｐｐｍ以下の雰囲気とし、加熱温度を１００～１０００℃とし、かつ、押圧を０Ｐａ以上８０ＭＰａ以下の範囲とすることを特徴とする請求項１６又は１８に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
【請求項20】
前記工程５の後に、押圧又は加熱と押圧の工程及び冷却の工程を１組として１回行う又は２回以上繰り返し行うことを特徴とする請求項１４～１９のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
【請求項21】
請求項１～１３のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を加熱して、前記バッキングプレートの前記凹部開口面が前記スパッタリングターゲットの底面よりも大きくなるまで熱膨脹させる工程Ａと、
前記スパッタリングターゲットを前記バッキングプレートから取り外して、前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体から前記スパッタリングターゲットを回収する工程Ｂと、を有することを特徴とするスパッタリングターゲットの回収方法。
前記スパッタリングターゲットを前記バッキングプレートから取り外して、前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体から前記スパッタリングターゲットを回収する工程Ｂと、を有することを特徴とするスパッタリングターゲットの回収方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0017】
本発明者らは、鋭意検討した結果、カシメと拡散接合を行うことにより、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、バッキングプレートに厚さ２．０～１５．０ｍｍのスパッタリングターゲットが接合されたスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体において、前記スパッタリングターゲットの材質がＡｌ－Ｓｃ合金、Ｒｕ、Ｒｕ合金、Ｉｒ、Ｉｒ合金、Ｌｉ系酸化物、Ｃｏ系酸化物、Ｔｉ系酸化物又はＭｇ系酸化物であり、前記バッキングプレートの材質がＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金であり、前記バッキングプレートの線膨張係数が３０．０×１０
－６
／℃以下であり、前記バッキングプレートは、プレート面に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部を有し、該凹部に前記スパッタリングターゲットが嵌め込まれており、嵌め込まれる該スパッタリングターゲットは板状をなしており、かつ、前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を有することを特徴とする。１０００℃以上の高融点材料でもスパッタリングターゲットの反りや割れを抑制しつつ、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの接合強度を向上させることができる。また、バッキングプレートの熱伝導性が良いものを用いることで、加熱時においてバッキングプレートが膨張し、バッキングプレートの凹部にスパッタリングターゲットを挿入することができるとともに、冷却時においてバッキングプレートが収縮し、バッキングプレートの凹部内周側面によってスパッタリングターゲットの外周側面をカシメすることにより接合体を形成することができる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0026】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットの曲げ強度が５００ＭＰａ以下である形態を包含する。スパッタリングターゲットとバッキングプレートの接合体は、曲げ強さが弱いスパッタリングターゲットにも適用できる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0027】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記バッキングプレートの凹部の平面の形状が円形又は正方形を含む長方形であり、前記バッキングプレートの凹部の直径又は辺の長さとスパッタリングターゲットの直径又は辺の長さとの関係が（数１）～（数５）を満たすことが好ましい。
（数１）ＤＴＧ＞ＤＢＰ
（数２）ＤＢＰ＝ＤＴＧ‐ΔＤ×Ｃ
（数３）ΔＤ＝ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ－ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ
（数４）ＤＴＧ－ΔＤ×４．０≦ＤＢＰ≦ＤＴＧ－ΔＤ×０．５
（数５）ＣＴＥＢＰ＞ＣＴＥＴＧ
ただし、ＤＢＰ、ＤＴＧ、ΔＤ、Ｃ、Ｔ、ΔＴ、ＣＴＥＢＰ及びＣＴＥＴＧはそれぞれ次のことを意味する。
ＤＢＰ：室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺（ｍｍ）
ＤＴＧ：室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺（ｍｍ）
Ｔ：バッキングプレートを熱膨張させてスパッタリングターゲットを嵌合させる温度（℃）（ただし、Ｔ＞室温）
ΔＴ：Ｔ‐室温（℃）
ＣＴＥＢＰ：温度Ｔにおけるバッキングプレートの線膨張係数（１／℃）
ＣＴＥＴＧ：温度Ｔにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数（１／℃）
Ｃ：係数（ただし、Ｃ＝０．５～４．０）
ΔＤ：室温から温度Ｔまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差（ｍｍ）
スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによってスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合するときに、スパッタリングターゲットの割れや反りを抑制することができる。
（数１）ＤＴＧ＞ＤＢＰ
（数２）ＤＢＰ＝ＤＴＧ‐ΔＤ×Ｃ
（数３）ΔＤ＝ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ－ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ
（数４）ＤＴＧ－ΔＤ×４．０≦ＤＢＰ≦ＤＴＧ－ΔＤ×０．５
（数５）ＣＴＥＢＰ＞ＣＴＥＴＧ
ただし、ＤＢＰ、ＤＴＧ、ΔＤ、Ｃ、Ｔ、ΔＴ、ＣＴＥＢＰ及びＣＴＥＴＧはそれぞれ次のことを意味する。
ＤＢＰ：室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺（ｍｍ）
ＤＴＧ：室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺（ｍｍ）
Ｔ：バッキングプレートを熱膨張させてスパッタリングターゲットを嵌合させる温度（℃）（ただし、Ｔ＞室温）
ΔＴ：Ｔ‐室温（℃）
ＣＴＥＢＰ：温度Ｔにおけるバッキングプレートの線膨張係数（１／℃）
ＣＴＥＴＧ：温度Ｔにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数（１／℃）
Ｃ：係数（ただし、Ｃ＝０．５～４．０）
ΔＤ：室温から温度Ｔまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差（ｍｍ）
スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによってスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合するときに、スパッタリングターゲットの割れや反りを抑制することができる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0028】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットは、前記スパッタリングターゲットの前記ターゲット面の全周囲に前記バッキングプレートの前記プレート面が露出するように該バッキングプレートに嵌め込まれていることが好ましい。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0029】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記ターゲット面が前記プレート面よりも突出していることが好ましい。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0031】
本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法は、板状をなしており、厚さ２．０～１５．０ｍｍのスパッタリングターゲットと、バッキングプレートとを準備する工程１と、前記バッキングプレートのプレート面に深さ０．５～５．０ｍｍの凹部を形成する工程２と、前記バッキングプレートを加熱して前記凹部を熱膨張させる工程３と、熱膨張させた前記凹部に前記スパッタリングターゲットを嵌め込む工程４と、前記バッキングプレートを冷却して、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を形成する工程５と、を有し、前記スパッタリングターゲットの材質がＡｌ－Ｓｃ合金、Ｒｕ、Ｒｕ合金、Ｉｒ、Ｉｒ合金、Ｌｉ系酸化物、Ｃｏ系酸化物、Ｔｉ系酸化物又はＭｇ系酸化物であり、前記バッキングプレートの材質がＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金であり、かつ、前記バッキングプレートの線膨張係数が３０．０×１０
－６
／℃以下であることを特徴とする。バッキングプレートの凹部内周側面によってスパッタリングターゲットの外周側面をカシメすることによりスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を製造することができる。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0055】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、スパッタリングターゲット２の材質がＡｌ－Ｓｃ合金、Ｒｕ、Ｒｕ合金、Ｉｒ又はＩｒ合金を用いることができる。また、Ｌｉ系酸化物、Ｃｏ系酸化物、Ｔｉ系酸化物又はＭｇ系酸化物なども用いることもできる。１０００℃以上の高融点材料でもスパッタリングターゲットの反りや割れを抑制しつつ、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの接合強度を向上させることができる。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0056】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、バッキングプレート１の材質がＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｆｅ又はＦｅ合金であり、線膨張係数が３０．０×１０－６／℃以下であることが好ましい。線膨脹係数は、好ましくは２８．５×１０－６／℃以下であり、さらに好ましくは２７．３×１０－６／℃以下である。線膨張係数が３０．０×１０－６／℃より大きいと、バッキングプレート１の加熱による膨張や冷却による収縮が繰り返し発生することによってスパッタリングターゲットの割れや反りが発生してしまうため、線膨張係数が３０．０×１０－６／℃以下であることが好ましい。また、バッキングプレートの熱伝導性が良いものを用いることで、加熱時においてバッキングプレートが膨張し、バッキングプレートの凹部にスパッタリングターゲットを挿入することができるとともに、冷却時においてバッキングプレートが収縮し、バッキングプレートの凹部内周側面によってスパッタリングターゲットの外周側面をカシメすることにより接合体を形成することができる。線膨張係数の下限は、６．０×１０－６／℃以上であることが好ましい。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0058】
本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、バッキングプレート１の凹部４の平面の形状が円形又は正方形を含む長方形であり、バッキングプレート１の凹部４の直径又は辺の長さとスパッタリングターゲットの直径又は辺の長さとの関係が（数１）～（数５）を満たすことが好ましい。
（数１）ＤＴＧ＞ＤＢＰ
（数２）ＤＢＰ＝ＤＴＧ‐ΔＤ×Ｃ
（数３）ΔＤ＝ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ－ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ
（数４）ＤＴＧ－ΔＤ×４．０≦ＤＢＰ≦ＤＴＧ－ΔＤ×０．５
（数５）ＣＴＥＢＰ＞ＣＴＥＴＧ
ただし、ＤＢＰ、ＤＴＧ、ΔＤ、Ｃ、Ｔ、ΔＴ、ＣＴＥＢＰ及びＣＴＥＴＧはそれぞれ次のことを意味する。
ＤＢＰ：室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺（ｍｍ）
ＤＴＧ：室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺（ｍｍ）
Ｔ：バッキングプレートを熱膨張させてスパッタリングターゲットを嵌合させる温度（℃）（ただし、Ｔ＞室温）
ΔＴ：Ｔ‐室温（℃）
ＣＴＥＢＰ：温度Ｔにおけるバッキングプレートの線膨張係数（１／℃）
ＣＴＥＴＧ：温度Ｔにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数（１／℃）
Ｃ：係数（ただし、Ｃ＝０．５～４．０）
ΔＤ：室温から温度Ｔまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差（ｍｍ）
ここで、バッキングプレート１の凹部４の平面の形状が長方形であるとき、スパッタリングターゲット２の長辺とバッキングプレート１の凹部４の長辺を対応させ、スパッタリングターゲット２の短辺とバッキングプレート１の凹部４の短辺とを対応させる。（数１）に示されるごとく、室温では、スパッタリングターゲット２の方がバッキングプレート１の凹部４よりも大きく、スパッタリングターゲット２をバッキングプレート１の凹部４に入れることはできない。ここで、室温は２５℃とする。バッキングプレート１の凹部４を室温からバッキングプレートを熱膨張させる温度Ｔまで昇温させると、凹部４の直径又は辺は、（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さの熱膨張をする。また、スパッタリングターゲット２を室温から温度Ｔまで昇温させると、スパッタリングターゲット２の直径又は辺は、（ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ）で求められる長さの熱膨張をする。したがって、線膨脹係数について（数５）の関係が成立するとき、バッキングプレート１の凹部４とスパッタリングターゲット２の両方を温度Ｔまで昇温させると、ΔＤの長さ分だけ、凹部４の直径又は辺がスパッタリングターゲット２の直径又は辺よりも熱膨張する。この熱膨張によって、凹部４の直径又は辺がスパッタリングターゲット２の直径又は辺と同じ又は大きくなれば、凹部４にスパッタリングターゲット２を嵌め込むことが可能となる。そして、室温まで降温させると、（数１）に示される関係によって、カシメ構造が形成される。本実施形態では、上記で説明した（１）バッキングプレート１の凹部４とスパッタリングターゲット２の両方を温度Ｔまで昇温させる形態のみならず、（２）バッキングプレート１の凹部４を温度Ｔまで昇温させ、スパッタリングターゲット２を温度Ｔよりも低い温度までしか昇温させない形態、及び（３）バッキングプレート１の凹部４を温度Ｔまで昇温させ、スパッタリングターゲット２を昇温させない形態を包含する。（３）の形態について、同様に検討すると、バッキングプレート１の凹部４を室温からバッキングプレートを熱膨張させる温度Ｔまで昇温させると、凹部４の直径又は辺は、（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さの熱膨張をする。また、スパッタリングターゲット２は室温のままであるから、スパッタリングターゲット２の直径又は辺は、熱膨張しない。そうすると、バッキングプレート１の凹部４だけを温度Ｔまで昇温することによって熱膨脹させると、（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さ分だけ、凹部４の直径又は辺がスパッタリングターゲット２の直径又は辺よりも熱膨張する。（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さは、（１）の形態のΔＤよりも大きい。したがって、この形態においても、凹部４にスパッタリングターゲット２を嵌め込むことが可能となる。そして、室温まで降温させると、（数１）に示される関係によって、カシメ構造が形成される。（２）の形態は、（１）の形態と（３）の形態の中間の形態であるから、同様にカシメ構造が形成される。前記の（１）の形態、（２）の形態及び（３）の形態において、カシメ構造を形成可能とするには、凹部４の熱膨脹によって、凹部４の直径又は辺の長さがスパッタリングターゲット２の直径又は辺の長さを逆転しなければならない。そこで、室温における凹部４の直径又は辺の長さを、室温におけるスパッタリングターゲット２の直径又は辺の長さと比較して、どれだけ小さく設定することができるかの関係を示したのが（数２）及び（数４）である。（数２）及び（数４）においてＣは係数であるが、Ｃが０．５～４．０の範囲内であるとき、スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによってスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合するときに、スパッタリングターゲットの割れや反りを抑制することができ、良好な強さのカシメ構造を形成することができる。
（数１）ＤＴＧ＞ＤＢＰ
（数２）ＤＢＰ＝ＤＴＧ‐ΔＤ×Ｃ
（数３）ΔＤ＝ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ－ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ
（数４）ＤＴＧ－ΔＤ×４．０≦ＤＢＰ≦ＤＴＧ－ΔＤ×０．５
（数５）ＣＴＥＢＰ＞ＣＴＥＴＧ
ただし、ＤＢＰ、ＤＴＧ、ΔＤ、Ｃ、Ｔ、ΔＴ、ＣＴＥＢＰ及びＣＴＥＴＧはそれぞれ次のことを意味する。
ＤＢＰ：室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺（ｍｍ）
ＤＴＧ：室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺（ｍｍ）
Ｔ：バッキングプレートを熱膨張させてスパッタリングターゲットを嵌合させる温度（℃）（ただし、Ｔ＞室温）
ΔＴ：Ｔ‐室温（℃）
ＣＴＥＢＰ：温度Ｔにおけるバッキングプレートの線膨張係数（１／℃）
ＣＴＥＴＧ：温度Ｔにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数（１／℃）
Ｃ：係数（ただし、Ｃ＝０．５～４．０）
ΔＤ：室温から温度Ｔまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差（ｍｍ）
ここで、バッキングプレート１の凹部４の平面の形状が長方形であるとき、スパッタリングターゲット２の長辺とバッキングプレート１の凹部４の長辺を対応させ、スパッタリングターゲット２の短辺とバッキングプレート１の凹部４の短辺とを対応させる。（数１）に示されるごとく、室温では、スパッタリングターゲット２の方がバッキングプレート１の凹部４よりも大きく、スパッタリングターゲット２をバッキングプレート１の凹部４に入れることはできない。ここで、室温は２５℃とする。バッキングプレート１の凹部４を室温からバッキングプレートを熱膨張させる温度Ｔまで昇温させると、凹部４の直径又は辺は、（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さの熱膨張をする。また、スパッタリングターゲット２を室温から温度Ｔまで昇温させると、スパッタリングターゲット２の直径又は辺は、（ＤＴＧ×ΔＴ×ＣＴＥＴＧ）で求められる長さの熱膨張をする。したがって、線膨脹係数について（数５）の関係が成立するとき、バッキングプレート１の凹部４とスパッタリングターゲット２の両方を温度Ｔまで昇温させると、ΔＤの長さ分だけ、凹部４の直径又は辺がスパッタリングターゲット２の直径又は辺よりも熱膨張する。この熱膨張によって、凹部４の直径又は辺がスパッタリングターゲット２の直径又は辺と同じ又は大きくなれば、凹部４にスパッタリングターゲット２を嵌め込むことが可能となる。そして、室温まで降温させると、（数１）に示される関係によって、カシメ構造が形成される。本実施形態では、上記で説明した（１）バッキングプレート１の凹部４とスパッタリングターゲット２の両方を温度Ｔまで昇温させる形態のみならず、（２）バッキングプレート１の凹部４を温度Ｔまで昇温させ、スパッタリングターゲット２を温度Ｔよりも低い温度までしか昇温させない形態、及び（３）バッキングプレート１の凹部４を温度Ｔまで昇温させ、スパッタリングターゲット２を昇温させない形態を包含する。（３）の形態について、同様に検討すると、バッキングプレート１の凹部４を室温からバッキングプレートを熱膨張させる温度Ｔまで昇温させると、凹部４の直径又は辺は、（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さの熱膨張をする。また、スパッタリングターゲット２は室温のままであるから、スパッタリングターゲット２の直径又は辺は、熱膨張しない。そうすると、バッキングプレート１の凹部４だけを温度Ｔまで昇温することによって熱膨脹させると、（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さ分だけ、凹部４の直径又は辺がスパッタリングターゲット２の直径又は辺よりも熱膨張する。（ＤＢＰ×ΔＴ×ＣＴＥＢＰ）で求められる長さは、（１）の形態のΔＤよりも大きい。したがって、この形態においても、凹部４にスパッタリングターゲット２を嵌め込むことが可能となる。そして、室温まで降温させると、（数１）に示される関係によって、カシメ構造が形成される。（２）の形態は、（１）の形態と（３）の形態の中間の形態であるから、同様にカシメ構造が形成される。前記の（１）の形態、（２）の形態及び（３）の形態において、カシメ構造を形成可能とするには、凹部４の熱膨脹によって、凹部４の直径又は辺の長さがスパッタリングターゲット２の直径又は辺の長さを逆転しなければならない。そこで、室温における凹部４の直径又は辺の長さを、室温におけるスパッタリングターゲット２の直径又は辺の長さと比較して、どれだけ小さく設定することができるかの関係を示したのが（数２）及び（数４）である。（数２）及び（数４）においてＣは係数であるが、Ｃが０．５～４．０の範囲内であるとき、スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによってスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合するときに、スパッタリングターゲットの割れや反りを抑制することができ、良好な強さのカシメ構造を形成することができる。