KR20190018425A

KR20190018425A - 스퍼터링 타깃의 제조 방법 및 스퍼터링 타깃

Info

Publication number: KR20190018425A
Application number: KR1020187035598A
Authority: KR
Inventors: 미키오 다키가와; 도시유키 데라사와
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2019-02-22
Also published as: KR20210031771A; CN108350566A; US10737352B2; JP2018087381A; TWI637074B; JP2018016884A; CN108350566B; KR20180075535A; US10369656B2; TW201816157A; JP6277309B2; WO2018012461A1; US20180304400A1; US20190299324A1; JP6346386B2

Abstract

열판에 의해 타깃재의 상면의 중심부를 그 상면의 외주부보다 먼저 상방으로부터 가압하면서 가열하여, 배킹 플레이트재에 타깃재를 확산 접합하는 스퍼터링 타깃의 제조 방법.

Description

스퍼터링 타깃의 제조 방법 및 스퍼터링 타깃{SPUTTERING TARGET MANUFACTURING METHOD AND SPUTTERING TARGET}

본 발명은 스퍼터링 타깃의 제조 방법 및 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.

종래에, 스퍼터링 타깃의 제조 방법으로서는, 일본 공개특허 특개평9-143707호 공보(특허문헌 1)에 기재된 것이 있다. 이 스퍼터링 타깃의 제조 방법에서는,등방적인 압력을 부여 가능한 열간 정수압(靜水壓) 프레스(열간 등방압 가압법: HIP(Hot Isostatic Press))를 적용함으로써, 배킹 플레이트재에 타깃재를 확산 접합하여, 스퍼터링 타깃을 제조하고 있다.

일본 공개특허 특개평9-143707호 공보

본 발명의 과제는, 타깃재의 배킹 플레이트재에 대한 접합 강도(특히 타깃재의 중심부에 있어서)를 강하게 할 수 있는 스퍼터링 타깃의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조 방법은,

배킹 플레이트재의 상면에 타깃재를 확산 접합하여 스퍼터링 타깃을 제조하는 방법으로서,

열판에 의해 상기 타깃재의 상면의 중심부를 그 상면의 외주부보다 먼저 일축 방향으로 가압하면서 가열하여, 상기 배킹 플레이트재에 상기 타깃재를 확산 접합한다.

본 명세서에 있어서, 가압시에 타깃재측에 위치하는 열판을 「상(上) 열판」이라고 하고, 가압시에 배킹 플레이트재에 위치하는 열판을 「하(下) 열판」이라고 하는 경우가 있다. 당해 확산 접합은, 후술하는 바와 같이, 핫 프레스를 이용하여 행할 수 있다.

본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 의하면, 열판에 의해 타깃재의 상면의 중심부를 그 상면의 외주부보다 먼저 일축 방향으로 가압하면서 가열하여, 배킹 플레이트재에 타깃재를 확산 접합한다.

이에 의해, 열판에 의해 타깃재의 상면의 적어도 중심부에 하중을 걸 수 있어, 타깃재 중심부의 배킹 플레이트재에 대한 접합 강도를 강하게 할 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 의하면, 열판에 의해 타깃재의 상면의 중심부로부터 외주부로 순서대로 하중을 걸 수 있어, 배킹 플레이트재의 상면과 타깃재의 하면의 사이의 에어를, 중심부로부터 외주부를 향하여 빼낼 수 있다. 따라서, 배킹 플레이트재의 상면과 타깃재의 하면의 사이의 간극을 없앨 수 있고, 타깃재의 배킹 플레이트재에 대한 접합 강도를 강하게 할 수 있다.

또, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 핫 프레스를 이용할 수 있으므로, 열간 등방압 가압법과 비교하여, 접합에 필요한 압력이 저감되고, 접합에 필요한 시간이 단축되고, 접합에 필요한 비용이 저감된다.

스퍼터링 타깃의 제조 방법의 일 실시 형태에서는, 상기 타깃재의 상기 상면의 중심부는, 그 상면의 외주부보다 상방(上方)으로 돌출해 있다.

상기 실시 형태에 의하면, 타깃재의 상면의 중심부는, 그 상면의 외주부보다 상방으로 돌출해 있으므로, 간단한 구성으로, 접합시에, 열판에 의해 타깃재의 상면의 중심부를 그 상면의 외주부보다 먼저 가압할 수 있다.

스퍼터링 타깃의 제조 방법의 일 실시 형태에서는, 상기 열판에 있어서, 프레스면의 중심부는 그 프레스면의 외주부보다 하방(下方)으로 돌출해 있다.

상기 실시 형태에 의하면, 열판에 있어서, 프레스면의 중심부는 그 프레스면의 외주부보다 하방으로 돌출해 있으므로, 간단한 구성으로, 접합시에, 열판에 의해 타깃재의 상면의 중심부를 그 상면의 외주부보다 먼저 가압할 수 있다.

본 명세서에 있어서, 상기 프레스면이란, 상기 가압시에 타깃재와 접하는 면을 의미한다. 이하에, 당해 프레스면을 「열판의 하면」이라고 하는 경우도 있다.

본 명세서에 있어서, 「타깃재의 상면」이란, 타깃재의 면으로서 상기 가압시에 배킹 플레이트재와 접해 있는 측과 반대측의 면을 의미한다.

스퍼터링 타깃의 제조 방법의 일 실시 형태에서는, 상기 타깃재의 상기 상면의 중심부에, 그 상면의 외주부보다 상방으로 돌출하는 돌출 부재가 마련되어 있다.

상기 실시 형태에 의하면, 타깃재의 상면의 중심부에, 그 상면의 외주부보다 상방으로 돌출하는 돌출 부재가 마련되어 있으므로, 간단한 구성으로, 접합시에, 열판에 의해 타깃재의 상면의 중심부를 그 상면의 외주부보다 먼저 가압할 수 있다.

스퍼터링 타깃의 제조 방법의 일 실시 형태에서는, 환상의 프레임부를 갖는 상기 배킹 플레이트재의 상기 프레임부의 내측에, 상기 타깃재를 조립하고, 상기 열판에 의해 상기 타깃재의 상기 상면의 중심부를 그 상면의 외주부보다 먼저 상방으로부터 가압하면서 가열한다.

상기 실시 형태에 의하면, 배킹 플레이트재의 프레임부의 내측에, 타깃재를 조립하고, 열판에 의해 타깃재의 상면의 중심부를 그 상면의 외주부보다 먼저 상방으로부터 가압하면서 가열한다.

이에 의해, 배킹 플레이트재의 프레임부의 내측에 타깃재를 조립하더라도, 열판에 의해 타깃재의 상면의 적어도 중심부에 하중을 걸 수 있어, 타깃재의 배킹 플레이트재에 대한 접합 강도를 강하게 할 수 있다.

스퍼터링 타깃의 일 실시 형태에서는,

배킹 플레이트재와,

상기 배킹 플레이트재의 상면에 접합된 타깃재를 구비하고,

상기 타깃재의 중심부와 상기 배킹 플레이트재의 접합 강도가 7 ㎏f/㎟ 이상이다.

또한, 스퍼터링 타깃 제조용 접합체의 일 실시 형태에서는,

배킹 플레이트재와,

상기 배킹 플레이트재의 상면에 접합된 타깃재를 구비하고,

상기 실시 형태에 의하면, 타깃재의 중심부와 배킹 플레이트재의 접합 강도가 7 ㎏f/㎟ 이상이므로, 타깃재의 배킹 플레이트재에 대한 접합 강도를 강하게 할 수 있다.

여기서, 타깃재의 중심부와 배킹 플레이트재의 접합 강도란, 예를 들면, 열판의 하면에 의해 타깃재의 상면의 중심부를 가압할 때, 최초에 하면에 의해 가압되는 부분인 타깃재의 상면의 중심부를 타깃재의 하면으로 향하여 투영한 영역에 있어서, 배킹 플레이트재와의 접합부의 강도를 말한다.

본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 의하면, 열판의 프레스면에 의해 타깃재의 상면의 중심부를 그 상면의 외주부보다 먼저 상방으로부터 가압하면서 가열하여, 배킹 플레이트재에 타깃재를 확산 접합한다. 이에 의해, 타깃재의 배킹 플레이트재에 대한 접합 강도(특히 타깃재의 중심부에 있어서)를 강하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제 1 실시 형태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 제 1 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 단면도이다.
도 3은 제 1 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 확대 단면도이다.
도 4는 제 1 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 대하여 설명하는 설명도이다.
도 5는 제 1 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 대하여 설명하는 설명도이다.
도 6은 제 1 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 대하여 설명하는 설명도이며, 실시예 1∼3의 스퍼터링 타깃을 나타내는 단면도이다.
도 7은 제 1 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 대하여 설명하는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제 2 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제 3 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 제 1 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 대하여 설명하는 설명도이다.
도 11은 실시예 4의 스퍼터링 타깃을 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 스퍼터링 타깃의 기타 형태를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 스퍼터링 타깃의 다른 형태를 나타내는 단면도이다.
도 14는 상 열판의 하면(프레스면)의 위치 좌표와 그 위치 좌표의 치수를 나타내는 설명도이다.

이하에, 본 발명을 도시한 실시 형태에 의해 상세하게 설명한다.

(제 1 실시 형태)

도 1은 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제 1 실시 형태를 나타내는 사시도이다. 도 2는 스퍼터링 타깃의 단면도이다. 도 1과 도 2에 나타낸 바와 같이, 스퍼터링 타깃(1)은, 배킹 플레이트재(10)와, 배킹 플레이트재(10)의 상면에 접합된 타깃재(20)를 갖는다. 배킹 플레이트재(10)는, 저판(底板)(11)과, 저판(11)의 상면의 외주연(外周緣)에 설치된 환상의 프레임부(12)를 갖는다. 타깃재(20)는, 배킹 플레이트재(10)의 프레임부(12)의 내측에 감합(嵌合)되고, 저판(11)의 상면에 확산 접합되어 있다. 프레임부(12)의 높이 방향을 상하 방향으로 하고, 저판(11)을 하측으로 하고, 저판(11)과 반대측을 상측으로 한다. 배킹 플레이트재(10) 및 타깃재(20)는, 상방으로부터 보아 원형으로 형성되어 있다. 또한, 배킹 플레이트재(10) 및 타깃재(20)는, 긴 원형이나 타원형이나 다각형 등으로 형성되어 있어도 된다.

타깃재(20)의 상면(21)은, 스퍼터링에 의해 플라즈마화(또는 이온화)된 불활성 가스를 받는 스퍼터링면을 포함한다. 불활성 가스가 충돌된 스퍼터링면으로부터는, 타깃재(20) 중에 포함되는 타깃 원자가 내보내진다. 그 내보내진 원자는, 스퍼터링면에 대향하여 배치되는 기판 상에 퇴적되고, 이 기판 상에 박막이 형성된다.

타깃재(20)의 상면(21)의 중심부는, 그 상면(21)의 외주부보다 상방으로 돌출해 있다. 상면(21)의 중심부는, 상방으로 돌출하는 원형의 돌출부(21a)를 갖는다. 배킹 플레이트재(10)의 프레임부(12)의 높이 방향에 있어서, 타깃재(20)의 최상 위치는, 배킹 플레이트재(10)의 프레임부(12)의 최상 위치보다 높다. 즉, 타깃재(20)의 상면(21)은, 배킹 플레이트재(10)의 프레임부(12)의 상면(12a)보다 상방으로 돌출해 있다.

타깃재(20)는 예를 들면, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니오브(Nb) 등의 금속 및 그들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료로 제작할 수 있지만, 타깃재(20)를 구성하는 재료는 이들에 한정되는 것은 아니다. 타깃재(20)의 재료로서는, 경도가 배킹 플레이트재보다 작고, 확산 접합시에 변형되기 쉬운 재료가 바람직하다. 구체적으로는 Al 또는 Al 합금이 바람직하고, Al이 보다 바람직하고, 예를 들면 첨가 원소를 제외한 모재(母材)의 Al 순도가 99.99% 이상, 보다 바람직하게는 99.999% 이상, 더 바람직하게는 99.9999% 이상인 Al을 사용하는 것이 특히 바람직하다. Al의 순도가 증가하면 모재(타깃재)의 경도가 저하되어, 가압되었을 때에 보다 변형되고, 배킹 플레이트재와의 접합성을 보다 높일 수 있다. 또, Al을 타깃재로서 이용하는 경우, 알로이 스파이크나 일렉트로 마이그레이션 등의 관점에서, Si나 Cu, Nd, Mg, Fe, Ti, Mo, Ta, Nb, W, Ni, Co 등(바람직하게는, Si나 Cu 등)을 첨가 원소로 해도 되고, 바람직하게는 Al-Cu 합금(예를 들면, Al-1.0% Cu, Al-0.5% Cu 등), Al-Si 합금(예를 들면, Al-1.0% Si, Al-0.5% Si 등), Al-Cu-Si 합금(예를 들면, Al-1.0% Si-0.5% Cu 등)을 이용한다. 또한, 비커스 경도가 50 이하, 바람직하게는 45 이하, 보다 바람직하게는 40 이하인 Al을 사용하는 것이 특히 바람직하다.

배킹 플레이트재(10)의 재료는 타깃재(20)의 재료와 동일해도 된다. 바람직하게는 배킹 플레이트재(10)의 재료는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티탄(Ti), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 니오브(Nb), 철(Fe), 및, 그들의 합금 중 1종류 이상으로부터 선택되는 재료, 보다 바람직하게는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 그들의 합금 중 1종류 이상으로부터 선택되는 재료이다. 바람직하게는, 배킹 플레이트재(10)의 경도는 타깃재(20)의 경도보다 크다. 타깃재(20)가 Al 또는 Al 합금인 경우에는 예를 들면, A2024 합금, 순 Cu, Cu-Cr 합금, SUS304, A5052 합금, A5083 합금, A6061 합금, A7075 합금 등을 사용하는 것이 바람직하고, 비커스 경도를 50보다 크게, 바람직하게는 100 이상, 보다 바람직하게는 110 이상, 더 바람직하게는 130 이상으로 함으로써, 배킹 플레이트재의 변형을 억제할 수 있다.

배킹 플레이트재(10)의 직경은 예를 들면, 250 ㎜∼850 ㎜, 바람직하게는 300 ㎜∼650 ㎜, 보다 바람직하게는 350 ㎜∼550 ㎜이고, 타깃재(20)의 직경은 예를 들면, 200 ㎜∼700 ㎜, 바람직하게는 250 ㎜∼600 ㎜, 보다 바람직하게는 300 ㎜∼500 ㎜이며, 확산 접합에 이용되는 배킹 플레이트재(10) 및 타깃재(20)로서 적합하다. 또한, 배킹 플레이트재(10)의 직경 및 타깃재(20)의 직경은, 이것에 한정되지 않지만, 작업 효율의 관점에서 타깃재(20)를 조립하는 배킹 플레이트재(10)의 프레임재(12)의 내측의 직경은, 조립하는 타깃재(20)보다 크게 하는 것이 바람직하지만, 타깃재(20)의 외측과 배킹 플레이트재(10)의 프레임재(12)의 내측과의 거리가 너무 크면, 가압 방향 이외에 생기는 타깃재(20)의 변형량이 커져, 충분한 접합 강도가 얻어지지 않거나, 타깃재(20)의 결정성의 변화가 생기기 쉬워지거나 하기 때문에, 배킹 플레이트재(10)의 프레임재(12)의 내측의 직경은, 조립하는 타깃재(20)보다 0.1 ㎜∼10 ㎜, 바람직하게는 0.2 ㎜∼5 ㎜, 보다 바람직하게는 0.3 ㎜∼1 ㎜ 큰 것이 바람직하다.

도 3은 도 2의 확대도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 배킹 플레이트재(10)와 타깃재(20)의 사이에는 도금층(40)을 마련할 수 있다. 도금층(40)을 마련함으로써, 배킹 플레이트재(10)와 타깃재(20)의 접합을 높일 수 있다. 구체적으로 서술하면, 도금층(40)은 적어도 저판(11)의 상면(11a)과 타깃재(20)의 저면(20a)의 사이에 마련되어 있다. 도금층(40)의 재료는 은이지만, 크롬이나 아연, 구리, 니켈 등의 금속이어도 된다. 도금층(40)은 미리 배킹 플레이트재(10)와 타깃재(20) 중 적어도 일방에 형성되지만, 이 때의 형성 방법은 전해 도금, 무전해 도금 등의 일반적인 도금 방법이며, 스퍼터링 타깃을 대량으로 생산하는 경우에는, 일반적으로 도금 속도가 빠른 전해 도금법을 이용하는 것이 바람직하다(예를 들면, 일본 공고특허 특공소58-55237, 일본 공개특허 특개2010-222617, 일본 공개특허 특개2009-149965에 기재가 있다.). 또, 배킹 플레이트재(10)와 타깃재(20)의 표면에 도금층(40)을 마련하는 경우, 먼저, 그 표면에 하지(下地)층으로서 구리나 아연 등의 금속층을 도금하고, 이 구리나 아연층에 은층을 도금하도록 해도 된다. 이 때, 도금층(40)은 은층 이외에 구리 또는 아연 등의 금속층을 포함한다. 이와 같이 도금층(40)은 단층이어도 되고 또는 복수 층이어도 된다. 도금층(40)의 두께로서는 통상 5 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하, 바람직하게는 10 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 25 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하이다. 도금층의 두께가 이들 범위에 있으면, 충분한 접합 강도를 보지(保持)할 수 있고, 미접합 개소가 발생하는 등의 접합 불량을 억제할 수 있다.

도 2는 스퍼터링 타깃(1)을 나타낸다. 도 2의 스퍼터링 타깃(1)을, 스퍼터링 타깃 제조용 접합체로 해도 되고, 그 후, 스퍼터링 타깃 제조용 접합체의 배킹 플레이트재(10)의 프레임부(12)나, 타깃재(20)의 상면(21)을 프레이즈반(盤), NC 프레이즈반, 머시닝 센터, 선반, NC 선반 등을 이용한 기계 가공에 의해서 깎아내어, 원하는 사이즈, 표면 상태로 마무리한 스퍼터링 타깃으로 해도 된다.

다음으로, 스퍼터링 타깃(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 금속 재료를 프레이즈반, NC 프레이즈반, 머시닝 센터, 선반, NC 선반 등을 이용한 절삭 가공하여, 배킹 플레이트재(10) 및 타깃재(20)를 준비한다. 그리고, 배킹 플레이트재(10) 및 타깃재(20)에 은 도금을 실시한다. 이 때, 저판(11)의 상면 및 프레임부(12)의 내주면과, 타깃재(20)의 저면 및 측면에(즉, 배킹 플레이트재(10)와 타깃재(20)가 접촉하는 부분에), 은 도금(도 3의 도금층(40))을 실시한다. 바람직하게는, 저판(11)의 상면과 타깃재(20)의 저면에 은 도금을 마련한다. 또한, 배킹 플레이트재(10) 및 타깃재(20)의 전체면에 은 도금을 실시해도 되지만, 이 때, 최종 공정에서 타깃재(20)의 상면(21)(스퍼터링면)의 은 도금을 제거할 필요가 있다. 또, 도금층을 마련하는 전처리로서, 탈지 처리, 산 처리, 알칼리 처리, 수세 등의 처리를 행해도 되고, 이들 처리는 공지의 방법에 의해 행할 수 있다. 타깃재(20)나 배킹 플레이트재(10)가 Al 또는 Al 합금인 경우에는, Al 표면에 강고한 산화 피막이 생겨, 표면에 도금 처리를 행하기가 곤란하기 때문에, 도금 처리 전에 징케이트 처리를 행해도 된다. 징케이트 처리는 공지의 방법으로 행할 수 있고, 예를 들면, 수산화나트륨이나 산화아연을 포함하는 징케이트 액, 바람직하게는, 착화(錯化)제, 금속염을 추가로 포함하는 징케이트 액에 침지한다. 징케이트 처리를 행함으로써, Al 표면이 Zn으로 치환되고, 활성인 표면의 재산화를 방지하거나 제한하거나 할 수 있다. 또, 징케이트 처리 후, 질산 등의 징케이트 박리액에 침지하고, 아연 치환 피막을 박리하고, 다시 징케이트 처리를 행함으로써, 보다 치밀하고 또한 균일한 아연 치환 피막을 형성할 수 있다. 징케이트 처리는 3회 이상 반복해서 행해도 된다. 또, 접합에 이용하는 은 도금층을 마련하기 전에, 도금층의 불룩해짐이나 벗겨짐 등의 도금 밀착 불량을 방지하기 위하여, 니켈이나 구리, 은 등, 및, 그들 금속을 포함하는 합금 등에 의해 스트라이크 도금 처리를 실시해도 된다. 예를 들면, 구리에 의해 스트라이크 도금하는 경우, 시안화구리나 인산구리를 포함하는 도금액 중에서 전해 도금함으로써, 구리 스트라이크 도금층을 마련할 수 있다.

그 후, 도 5에 나타낸 바와 같이, 배킹 플레이트재(10)의 프레임부(12)의 내측에 타깃재(20)를 조립한다. 이것을 조립 공정이라고 한다. 이 때, 도 6에 나타낸 바와 같이, 타깃재(20)의 상면(21)의 중심부(돌출부(21a))는, 그 상면(21)의 외주부보다 상방으로 돌출해 있다. 또, 배킹 플레이트재(10)의 프레임부(12)의 높이 방향에 있어서, 타깃재(20)의 최상 위치가 배킹 플레이트재(10)의 프레임부(12)의 최상 위치보다 높아지도록 설정되어 있다. 타깃재(20)의 최상 위치는, 타깃재(20)의 상면(21)에 형성된 돌출부(21a)의 위치이다. 배킹 플레이트재(10)의 프레임부(12)의 최상 위치는, 프레임부(12)의 상면(12a)의 위치이다.

조립 공정 후, 도 7에 나타낸 바와 같이, 배킹 플레이트재(10)에 타깃재(20)를 확산 접합한다. 이것을 접합 공정이라고 한다. 이 때, 상 열판(31) 및 하 열판(32)에 의해, 배킹 플레이트재(10) 및 타깃재(20)를 상하로부터 사이에 두고 가열하여 상하 방향으로 가압한다. 이것을 핫 프레스라고 한다. 즉, 배킹 플레이트재(10)와 타깃재(20)를 도금층을 개재하여 접합한다.

도 7에 나타낸 접합 공정을 더 구체적으로 서술하면, 상 열판(31)의 하면(310)에 의해 타깃재(20)의 상면(21)의 중심부(돌출부(21a))를 그 상면(21)의 외주부보다 먼저 상방으로부터 가압하면서 가열하여, 배킹 플레이트재(10)에 타깃재(20)를 확산 접합한다. 이 때, 상 열판(31)의 하면(310)은 평탄하지만, 타깃재(20)의 상면(21)의 중심부(돌출부(21a))는, 그 상면(21)의 외주부보다 상방으로 돌출해 있으므로, 간단한 구성으로, 상 열판(31)에 의해 타깃재(20)의 상면(21)의 중심부(돌출부(21a))를 그 상면(21)의 외주부보다 먼저 가압할 수 있다. 또한, 돌출부(21a)의 형상은 1단으로 구성되어 있지만, 도 10과 같이 2단 이상의 복수 단으로 구성되도록 해도 된다. 돌출부(21a)의 상면은 평탄하지만, 볼록 곡면이어도 된다. 또, 돌출부(21a)의 상면이 볼록 곡면인 경우, 상 열판(31)의 하면(310)에 의해 가압시에, 돌출부(21a) 중, 하면(310)과 접촉하고, 가압되는 영역을 타깃재(20)의 상면(21)의 중심부로 간주할 수 있다.

돌출부(21a)의 폭은, 통상 타깃재의 폭(직경)에 대하여 30% 이상이고, 타깃재(20)의 중심부에 있어서의 접합 강도를 강하게 하는 면에서는 40∼60%인 것이 바람직하다. 또, 돌출부(21a)의 상면(21)으로부터의 돌출 상태에 대해서는, 타깃재(20)의 연직 단면(斷面)에 있어서의, 상면(21)의 외주부의 외주단연과 돌출부(21a)의 외주단연을 연결하는 선분과, 상면(21)의 외주부가 이루는 각도에 의해 판단할 수 있다. 전술의 선분과, 상면(21)의 외주부가 이루는 각도가 0.05° 이상인 것이 바람직하고, 0.05°∼ 0.50°가 보다 바람직하고, 0.10°∼ 0.30°가 더 바람직하다. 전술의 각도가 이 범위에 있으면 상 열판(31)으로부터의 압력을 타깃재(20)나 배킹 플레이트재(10)에 효과적으로 전달할 수 있고, 접합 강도를 강하게 할 수 있다. 돌출부(21a)의 상부가, 도 10에 나타낸 바와 같이 2단 이상의 복수 단으로 구성되는 경우, 상면(21)의 외주부의 외주단연과 각각의 돌출부 단의 외주단연을 연결하는 선분과, 상면(21)의 외주부가 이루는 각도 중 최대의 각도가, 상기 범위를 나타내면 되고, 돌출부(21a)의 형상이 볼록 곡면인 경우, 볼록 곡면에 접하는 선분과 상면(21)의 외주부가 이루는 각도 중 최대의 각도가, 상기 범위를 나타내면 된다.

핫 프레스는 공지의 핫 프레스기를 이용하여 행할 수 있다. 또한, 본 발명의 스퍼터링 타깃 및 스퍼터링 타깃 제조용 접합체는, 상기 실시 태양 이외의 접합 공정을 포함하는 방법에 의해 제조하는 것이 가능하다. 예를 들면, 도 7에 나타낸 접합 공정에 있어서, 배킹 플레이트재(10) 및 타깃재(20)를 상하 방향으로 가압할 때, 하 열판(32)이 고정된 상태에서 상 열판(31)만이 아래쪽 방향으로 가압해도 되고, 상 열판(31)이 고정된 상태에서 하 열판(32)만이 위쪽 방향으로 가압해도 된다. 가압 방향은 반드시 연직 방향일 필요는 없고, 배킹 플레이트재(10) 및 타깃재(20)로 이루어지는 조립체가, 접합에 지장이 없도록 고정할 수 있는 것이라면, 배킹 플레이트재(10)와 타깃재(20)의 접합면이 연직 방향과 평행이 되도록 설치하고, 수평 방향으로 가압하여 접합해도 되지만, 미접합부 없이 균일하게 접합하기 위해서는, 상하 방향으로 가압하여 접합하는 쪽이 바람직하다. 또, 도 7에서는, 배킹 플레이트재(10)의 내측에 타깃재(20)를 조립한 조립체의 열판에의 설치 방법의 일례가 나타나 있지만, 타깃재(20)가 상측(타깃재(20)의 상면(21)이 상 열판(31)에 접촉한다)이 되도록 설치해도 되고, 타깃재(20)가 하측(타깃재(20)의 상면(21)이 하 열판(32)에 접촉한다)이 되도록 설치해도 된다. 이 때, 타깃재(20)의 상면(21)에 접촉하는 열판의 면을, 프레스면이라고 부를 수 있다.

이하에, 핫 프레스의 조건의 일례에 대하여 설명한다. 핫 프레스의 공정은, 배킹 플레이트재(10)의 내측에 타깃재(20)를 조립한 조립체의 예열 공정, 그 후의 가압 공정으로 이루어진다. 타깃재의 사이즈가 φ450 ㎜일 때, 핫 프레스시의 열판의 온도는, 타깃재의 조성에 따라 다르기는 하지만, 200℃∼500℃, 바람직하게는 220℃∼400℃±10℃, 보다 바람직하게는 230℃∼330℃이고, 타깃재의 온도가 열판의 온도의 ±20℃, 바람직하게는 ±10℃가 되도록 예열하는 것이 바람직하다. 예열시의 열판의 온도는 190℃∼500℃, 바람직하게는 210℃∼400℃, 보다 바람직하게는 220℃∼370℃이고, 예열 시간은 5분 이상, 바람직하게는 5분∼60분, 보다 바람직하게는 10분∼30분이다. 예열 방법의 일례로서는, 배킹 플레이트재(10)의 내측에 타깃재(20)를 조립한 조립체를 하 열판 상에 놓고, 상 열판을 조립체의 타깃재 상면(21)의 바로 위, 바람직하게는 0 ㎜보다 크고 50 ㎜ 이하, 보다 바람직하게는 10 ㎜∼40 ㎜, 더 바람직하게는 15 ㎜∼30 ㎜ 떨어져 있는 위치에 접근시킨 상태에서 정치하는 방법이 있다. 핫 프레스시에 배킹 플레이트재(10)의 내측에 타깃재(20)를 조립한 조립체에 부여하는 압력은 8 ㎫ 이상, 바람직하게는 10 ㎫∼80 ㎫, 보다 바람직하게는 25 ㎫∼70 ㎫이며, 가압 시간은 10분 이상, 바람직하게는 10분 이상 60분 이하, 보다 바람직하게는 20분∼40분이다. 또한, 타깃재의 사이즈가 커지면 가압도 커진다.

상 열판(31), 하 열판(32)을 구성하는 재료는 합금강, 탄소강 등의 고강도의 합금인 것이 바람직하고, 예를 들면, SCM430, SCM440 등의 크롬몰리브덴강이나, SUS304, SUS316 등의 스테인리스강, S45C, S60C 등의 탄소강을 이용할 수 있다.

상 열판(31), 하 열판(32)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 타깃재를 가압하는 면이 원형이어도 되고, 장방형, 정방형의 4각형, 또는 그 이외의 다각형이어도 된다. 또, 상 열판(31), 하 열판(32)의 사이즈는, 바람직하게는 타깃재(20) 전체를 가압 가능한 사이즈이면 되고, 타깃재(20)의 사이즈에 따라서 결정하면 된다. 예를 들면, φ450 ㎜의 타깃재, φ550 ㎜의 배킹 플레이트재를 가압하기 위해서는, 정방형 형(型)의 열판의 경우, 1000 ㎜×1000 ㎜×t100 ㎜의 사이즈를 이용할 수 있다. 배킹 플레이트재(10)에 접촉하는 쪽의 열판의 사이즈는, 배킹 플레이트재 사이즈와 대략 동등하거나 그 이상이면 되지만, 타깃재(20)의 상면(21)에 접하는 쪽의 열판의 사이즈는, 열판의 가압면의 1변의 길이가, 타깃재의 직경에 대하여 0.8배∼5배, 바람직하게는 1배∼3배, 보다 바람직하게는 1.2배∼2.5배의 사이즈인 것이 바람직하다.

제 1 실시 형태에 의하면, 도 2에 나타낸 바와 같은 스퍼터링 타깃(1)을 제조한다. 이 스퍼터링 타깃(1)에서는, 타깃재(20)의 하면의 중심부와 배킹 플레이트재(10)의 접합 강도가 7 ㎏f/㎟ 이상이 되고, 접합 강도를 강하게 할 수 있다. 타깃재(20)의 중심부와 배킹 플레이트재(10)의 접합 강도란, 최초에 하면(310)에 의해 가압되는 부분인 타깃재(20)의 상면(21)의 중심부(돌출부(21), 또는 돌출부(21)의 상면이 볼록 곡면이면, 하면(310)과 접촉하고, 가압되는 영역을 나타낸다)를 타깃재(20)의 하면으로 향하여 투영한 영역에 있어서, 배킹 플레이트재(10)와의 접합부의 강도를 나타내고 있다. 본원의 방법에서의 타깃재(20)의 중심부와 배킹 플레이트재(10)의 접합 강도는 통상 15 ㎏f/㎟ 이하이다. 또한, 배킹 플레이트재(10)에 타깃재(20)를 접합한 후에, 마무리 절삭에 의해 배킹 플레이트재(10)의 프레임부(12)의 적어도 일부를 제거해도 되고, 타깃재(20)의 상면(21)이나 돌출부(21a)를 연마하여 평활화해도 된다. 스퍼터링 타깃(1)의 마무리 절삭에는 프레이즈반, NC 프레이즈반, 머시닝 센터, 선반, NC 선반 등을 이용하는 것이 바람직하다.

스퍼터링 타깃(1)의 제조 방법에 의하면, 상 열판(31)의 프레스면(310)에 의해 타깃재(20)의 상면(21)의 중심부를 그 상면(21)의 외주부보다 먼저 상방으로부터 가압하면서 가열하여, 배킹 플레이트재(10)에 타깃재(20)를 확산 접합한다.

종래법에서는, 핫 프레스에 의한 접합을 반복하면 상 열판(31)의 중앙부가 변형에 의해 약간 오목해지는 경우가 있다. 또, 타깃재(20)는 배킹 플레이트재(21)의 프레임부(12)의 내측에 감합되어 가압되기 때문에, 타깃재(20)의 외주부에 접합시의 압력이 집중되기 쉬워, 타깃재(20)의 중심부의 접합 강도를 충분히 높일 수 없었다.

본 실시 형태에 의하면, 상 열판(31)에 의해 타깃재(20)의 상면(21)의 적어도 중심부에 하중을 걸 수 있어, 타깃재(20)의 배킹 플레이트재(10)에 대한 접합 강도를 강하게 할 수 있고, 특히 종래법에서는, 낮은 접합 강도밖에 얻어지지 않던 타깃재(20)의 중심부에서도 접합 강도를 강하게 할 수 있다.

제 1 실시 형태에 의하면, 상 열판(31)에 의해 타깃재(20)의 상면(21)의 중심부로부터 외주부에 순서대로 하중을 걸 수 있어, 배킹 플레이트재(10)의 상면과 타깃재(20)의 하면의 사이의 에어를, 중심부로부터 외주부를 향하여 빼낼 수 있다. 따라서, 배킹 플레이트재(10)의 상면과 타깃재(20)의 하면의 사이의 간극을 없앨 수 있고, 타깃재(20)의 배킹 플레이트재(10)에 대한 접합 강도를 강하게 할 수 있다.

제 1 실시 형태에 의하면, 핫 프레스를 이용할 수 있으므로, 열간 등방압 가압법과 비교하여, 접합에 필요한 압력이 저감되고, 접합에 필요한 시간이 단축되고, 접합에 필요한 비용이 저감된다.

제 1 실시 형태에 의하면, 배킹 플레이트재(10)의 프레임부(12)의 내측에 타깃재(20)를 조립하더라도, 상 열판(31)에 의해 타깃재(20)의 상면(21)의 적어도 중심부에 하중을 걸 수 있어, 타깃재(20)의 배킹 플레이트재(10)에 대한 접합 강도를 강하게 할 수 있다.

제 1 실시 형태에 의하면, 배킹 플레이트재(10)와 타깃재(20)는 도금층(40)에 의해 접합되므로, 일축 방향으로부터 가압, 바람직하게는 상방으로부터 가압(일축 프레스)하여 접합할 때에, 도금층(40)을 마련하고 있지 않은 경우보다 낮은 온도, 예를 들면, 200℃∼500℃, 바람직하게는 220℃∼400℃, 보다 바람직하게는 230℃∼330℃에서도 배킹 플레이트재(10)와 타깃재(20)를 확실하게 접합할 수 있다. 특히, 타깃재(20)가 Al이나 Al 합금과 같은 비교적 저융점 금속으로 이루어지는 경우, 도금층을 개재하여 상기와 같은 저온에서 접합할 수 있으므로, 타깃재(20)의 변질(결정성의 변화)을 억제할 수 있다.

제 1 실시 형태에 있어서 바람직하게는, 배킹 플레이트재(10)의 저판(11)의 상면(11a)과 타깃재(20)의 저면(20a)이 도금층(40)에 의해 접합된다. 핫 프레스에 의해, 배킹 플레이트재(10)의 상면(11a)과 타깃재(20)의 저면(20a)에 힘을 저항 없이 전달할 수 있고, 접합면에서의 밀착력이 늘어나고, 결과적으로 접합 강도가 올라간다. 또, 핫 프레스는 일축 프레스이기 때문에, 타깃재(20)의 측면과 배킹 플레이트재(10)의 프레임부(12)의 내주면에는 접합할 수 있는 정도의 힘이 걸리지 않아도 되고, 타깃재(20)의 측면은 배킹 플레이트재(10)와 접합되어 있지 않아도 된다. 타깃재(20)의 측면이 배킹 플레이트(10)와 접합되어 있지 않으면, 접합면측이 평탄 또는 프레임부가 약간 잔존하는 배킹 플레이트 형상의 스퍼터링 타깃으로 마무리하는 경우, 배킹 플레이트의 프레임부를 둘레 방향으로 근원부터 잘라내는 것이 가능하기 때문에, 절삭 시간을 삭감할 수 있다.

(제 2 실시 형태)

도 8은 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조 방법의 제 2 실시 형태를 나타내는 단면도이다. 제 2 실시 형태는 제 1 실시 형태와는 타깃재 및 상 열판의 형상이 상이하다. 이 상이한 구성을 이하에 설명한다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 접합 전의 스퍼터링 타깃(1A)에서는, 타깃재(20A)의 상면(21)은 평탄면이다. 상 열판(31A)의 프레스면(310)의 중심부는, 그 프레스면(310)의 외주부보다 하방으로 돌출해 있다. 즉, 프레스면(310)의 중심부는, 하방으로 돌출하는 돌출부(310a)를 갖는다. 또한, 돌출부(310a)의 형상은 1단으로 구성되어 있지만, 복수의 단으로 구성되도록 해도 된다. 돌출부(310a)의 프레스면은 평탄하지만, 볼록 곡면이어도 된다.

돌출부(310a)의 폭은, 통상 타깃재의 폭(직경)에 대하여 30% 이상이고, 타깃재(20)의 중심부에 있어서의 접합 강도를 강하게 하는 면에서는 40∼60%인 것이 바람직하다.

도 8에 나타낸 실시 형태에서는, 상 열판(31A)의 프레스면(310)의 중심부는, 그 프레스면(310)의 외주부보다 하방으로 돌출해 있으므로, 간단한 구성으로, 접합 공정시에, 상 열판(31A)에 의해 타깃재(20A)의 상면(21)의 중심부를 그 상면(21)의 외주부보다 먼저 가압할 수 있다. 또한, 제 2 실시 형태는, 상술의 상이점 이외의 구성이 제 1 실시 형태와 동일하다.

(제 3 실시 형태)

도 9는 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조 방법의 제 3 실시 형태를 나타내는 단면도이다. 제 3 실시 형태는 제 1 실시 형태와는 타깃재의 형상이 상이하다. 이 상이한 구성을 이하에 설명한다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 접합 전의 스퍼터링 타깃(1B)에서는, 타깃재(20A)의 상면(21)은 평탄면이다. 타깃재(20A)의 상면(21)의 중심부에, 그 상면(21)의 외주부보다 상방으로 돌출하는 돌출 부재(41)가 마련되어 있다. 돌출 부재(41)는, 예를 들면, 폴리이미드 등의 수지로 이루어지는 내열 시트나, 확산 접합하지 않는 금속 시트로 구성된다. 돌출 부재(41)는 1매로 구성되어 있지만, 서로 직경이 다른 복수 매로 구성되어 있어도 된다.

돌출 부재(41)의 폭은, 통상 타깃재의 폭(직경)에 대하여 30% 이상이고, 타깃재(20A)의 중심부에 있어서의 접합 강도를 강하게 하는 면에서는 40∼60%인 것이 바람직하다. 또, 돌출 부재(41)의 타깃재(20A)의 상면(21)으로부터의 돌출 상태에 대해서는, 타깃재(20A)의 연직 단면에 있어서의, 상면(21)의 외주부의 외주단연과 돌출 부재(41)의 외주단연을 연결하는 선분과, 상면(21)의 외주부가 이루는 각도에 의해 판단할 수 있다. 전술의 선분과, 상면(21)의 외주부가 이루는 각도가 0.05° 이상인 것이 바람직하고, 0.05°∼ 0.5°가 보다 바람직하고, 0.10°∼ 0.30°가 더 바람직하다. 전술의 각도가 이 범위에 있으면 상 열판(31)으로부터의 압력을 타깃재(20A)나 배킹 플레이트재(10)에 효과적으로 전달할 수 있고, 접합 강도를 강하게 할 수 있다. 돌출 부재(41)가 서로 다른 복수 매로 구성되는 경우, 상면(21)의 외주부의 외주단연과 각각의 돌출 부재(41)의 외주단연을 연결하는 선분과, 상면(21)의 외주부가 이루는 각도 중 최대의 각도가, 상기 범위를 나타내면 된다.

도 9에 나타낸 실시 형태에서는, 타깃재(20A)의 상면(21)의 중심부에, 그 상면(21)의 외주부보다 상방으로 돌출하는 돌출 부재(41)가 마련되어 있으므로, 간단한 구성으로, 접합 공정시에, 상 열판(31A)에 의해 타깃재(20A)의 상면(21)의 중심부를 그 상면(21)의 외주부보다 먼저 가압할 수 있다. 또한, 제 3 실시 형태는 상술의 상이점 이외의 구성이 제 1 실시 형태와 동일하다.

본 발명은, 상술의 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 설계 변경 가능하다. 예를 들면, 제 1 내지 제 3 실시 형태의 각각의 특징점을 여러 가지로 조합해도 된다.

상기 실시 형태에서는 배킹 플레이트재는 프레임부를 갖고 있지만, 프레임부를 생략해도 되고, 확산 접합 후에, 마무리 절삭 가공에 의해 프레임부를 제거해도 된다.

또, 본 실시 형태에서는 타깃재(20)의 중심부부터 외주부의 순서로 핫 프레스의 상 열판으로부터 가압되고, 배킹 플레이트재(10)와의 접촉부에 있어서 중심부로부터 외주부를 향하여 변형되고, 프레임부(12)의 내측에서, 중심부로부터의 변형력과 상 열판으로부터 가압에 의해, 타깃재(20)의 중심부보다 외주부 쪽이 배킹 플레이트재(10)와의 접합 강도가 약간 강해지는 경향이 있다. 통상, 외주부와 중심부의 접합 강도의 차는 0.1 ㎏f/㎟ 이상이고, 바람직하게는 0.1 ㎏f/㎟ 이상, 3 ㎏f/㎟ 이하이다. 접합 가공 후의 마무리 절삭 가공에 의해, 프레임부(12)를 제거하는 경우, 절삭에 의해 프레임부(12)나 타깃재(20)의 외주부에 걸리는 응력에 의해, 배킹 플레이트재(10)와 타깃재(20)의 접합면에 결함이 생길 우려가 있지만, 외주부와 중심부의 접합 강도의 차가 상술의 범위에 있으면 중심부보다 외주부가 약간 접합 강도가 강한 것에 의해, 마무리 절삭 가공시에 접합면에 있어서의 결함 생성을 억제할 수 있다.

(실시예)

다음으로, 본 실시예 1∼4와 비교예를 들어 본원 발명을 설명한다.

실시예 1∼3의 스퍼터링 타깃은 도 6에 나타내는 스퍼터링 타깃이다. 접합 전의 스퍼터링 타깃에 있어서, 타깃재(20)의 상면(21)의 중심부에는 제 1 돌출부(21a)를 갖는다.

돌출부(21a)의 최대 폭(W1)이란, 제 1 돌출부(21a)의 직경이다. 돌출부(21a)의 최대 높이(H)란, 상면(21)의 외주부부터 제 1 돌출부(21a)까지의 높이이다. 돌출부(21a)의 최대 각도(θ)란, 타깃재(20B)의 연직 단면에 있어서, 상면(21)의 외주부의 외주단연과 제 1 돌출부(21a)의 외주단연을 연결하는 선분과, 상면(21)의 외주부가 이루는 각도 중 최대의 각도를 나타낸다. 타깃 폭(W2)이란, 타깃재(20)의 직경이다.

실시예 1에서는 최대 폭(W1)은 220 ㎜이고, 최대 높이(H)는 0.3 ㎜이고, 최대 각도(θ)는 0.15°이고, 최대 폭(W1)/타깃 폭(W2)의 비는 49%이다. 실시예 2에서는 최대 폭(W1)은 260 ㎜이고, 최대 높이(H)는 0.3 ㎜이고, 각도(θ)는 0.18°이고, 최대 폭(W1)/타깃 폭(W2)의 비는 58%이다. 실시예 3에서는 최대 폭(W1)은 180 ㎜이고, 최대 높이(H)는 0.3 ㎜이고, 각도(θ)는 0.13°이고, 최대 폭(W1)/타깃 폭(W2)의 비는 40%이다.

실시예 4의 스퍼터링 타깃은 도 11에 나타내는 스퍼터링 타깃(1D)이다. 접합 전의 스퍼터링 타깃(1D)에 있어서, 타깃재(20A)의 상면(21)의 중심부에는, 제 1 내지 제 4 돌출 부재(41a∼41d)가 순서대로 마련되어 있다. 제 1 내지 제 4 돌출 부재(41a∼41d)의 직경은 순서대로 커지고 있다. 제 1 돌출 부재(41a)의 직경은 30 ㎜이고, 제 2 돌출 부재(41b)의 직경은 50 ㎜이고, 제 3 돌출 부재(41c)의 직경은 100 ㎜이고, 제 4 돌출 부재(41d)의 직경은 260 ㎜이다. 제 1 내지 제 4 돌출 부재(41a∼41d)의 두께는 각각 0.1 ㎜이다.

돌출 부재(41a∼41d)의 최대 폭(W1)이란, 제 4 돌출 부재(41d)의 직경이다. 돌출 부재(41a∼41d)의 최대 높이(H)란, 상면(21)의 외주부부터 제 4 돌출 부재(41d)까지의 높이다. 돌출 부재(41a∼41d)의 최대 각도(θ)란, 타깃재(20A)의 연직 단면에 있어서, 상면(21)의 외주부의 외주단연과 제 4 돌출 부재(41a∼41d)의 각각의 외주단연을 연결하는 선분과, 상면(21)의 외주부가 이루는 각도 중 최대의 각도를 나타낸다. 타깃 폭(W2)은 타깃재(20B)의 직경이다.

실시예 4에서는 최대 폭(W1)은 260 ㎜이고, 최대 높이(H)는 0.4 ㎜이고, 최대 각도(θ)는 0.24°이고, 최대 폭(W1)/타깃 폭(W2)의 비는 58%이다.

비교예의 스퍼터링 타깃은, 타깃재의 상면이 평탄하고, 도 10의 돌출부(21a, 21b)나, 도 11의 돌출 부재(41a∼41d)가 없다.

그리고, 실시예 1∼4와 비교예를, 프레스면(310)이 평탄한 상 열판(31)(도 7 참조)에 의해, 타깃재의 상면을 가압하여, 배킹 플레이트재에 타깃재를 확산 접합하였다. 타깃재에는 φ450 ㎜×t14.5 ㎜의 Al-0.5% Cu, 배킹 플레이트재에는, φ 450.3 ㎜×깊이 12 ㎜의 오목부를 마련한 φ550 ㎜×t25 ㎜의 A2024 합금을 이용하였다. 실시예 4의 돌출 부재(41a∼41d)에는 폴리이미드 필름을 이용하였다. 타깃재와 배킹 플레이트재의 사이에는 은 도금층을 마련하고, 압력 56 ㎫, 접합 온도 270℃, 예열 시간 10분, 가압 시간 30분으로 확산 접합하였다. 은 도금 처리는, 타깃재와 배킹 플레이트재의 접합면측에 행하고, 징케이트 처리, 구리 스트라이크 도금 처리 후, 전해 도금법에 의해, 타깃재와 배킹 플레이트재의 양방(兩方)의 접합면에 약 10 ㎛의 은 도금층을 마련하였다. 핫 프레스에는 소재가 SCM440제, 사이즈가 1000 ㎜×1000 ㎜×t100 ㎜인 상 열판, 하열판을 구비한 모리뎃코주식회사제의 핫 프레스기(모델 번호: MSF-1000HP)를 이용하였다. 하열판 상에 놓은 배킹 플레이트재와 타깃재의 조립체에 대하여, 상 열판을 연직 아래쪽 방향으로 움직이고, 상방으로부터 가압하면서 가열하였다. 확산 접합에 의해서 얻어진 스퍼터링 타깃으로부터 채취한 시험편을 이용하여, 접합 강도를 측정하였다. 접합 강도는 스퍼터링 타깃으로부터 폭 10 ㎜×안길이 15 ㎜×높이 23 ㎜를 잘라내고, 추가로 수직 방향으로 접합면을 중심으로 하여 폭 4 ㎜×안길이 15 ㎜가 되도록(접합부의 면적은 폭 4 ㎜×안길이 15 ㎜가 되도록), 잘록한 부분을 마련하여 인장 시험편으로 하였다. 이 인장 시험편에 만능시험기((주)시마즈제작소 UH-500kNIR)에 의해 접합면에 수직인 방향으로 하중을 걸어 접합 강도를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 또, 인장 시험편은, 타깃재 상면 돌출부의 최대 폭(W1) 내로부터 잘라낸 것을 중심부의 접합 강도, 최대 폭(W1)보다 외측에서 잘라낸 것을 외주부의 접합 강도로 하여, 표 1에 기재하였다.

실시예 1∼4에서 확산 접합하여 얻어진 스퍼터링 타깃에 있어서는, NC 선반에 의해서, 마무리 절삭 가공에 의해 배킹 플레이트의 프레임재의 제거나 연마 가공에 의해, 타깃재 상면의 평활화를 실시하였다.

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 타깃재와 배킹 플레이트재의 중심부의 접합 강도에 대하여, 비교예에서는 0[㎏f/㎟]인 것에 비하여, 실시예 1∼4에서는 7.4∼9.7[㎏f/㎟]이었다. 또, 타깃재와 배킹 플레이트재의 외주부의 접합 강도에 대하여, 실시예 1∼4는 문제가 없는 강도였다. 따라서, 실시예 1∼4에서는, 비교예와 비교하여, 상기 외주부의 강도를 적당한 정도로 할 수 있음과 함께 중앙부의 접합 강도를 강하게 할 수 있었다. 이와 같이, 접합시에, 상 열판에 의해 타깃재의 상면의 중심부를 그 상면의 외주부보다 먼저 가압함으로써, 전체적인 접합 강도를 향상할 수 있었다.

실시예 1∼4에서 얻어진 스퍼터링 타깃에 있어서, 마무리 절삭 가공에 의해, 배킹 플레이트재의 프레임재의 제거나 타깃재 상면의 연마 가공을 행하였지만, 마무리 가공 후, 특히 응력이 강하게 걸린다고 생각되는 외주부에 있어서도, 타깃재와 배킹 플레이트의 접합부에 있어서의 결함 등의 문제점에 대해서는 확인되지 않았다.

표 1에, 본 실시예 1∼4와 비교예의 도금층의 두께(확산 접합한 스퍼터링 타깃에 있어서의 타깃재와 배킹 플레이트재 간의 도금층의 총 두께)를 나타내고 있다. 이 실시예에서는 도금층은 주성분으로서 Ag를 포함하는 층이다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예 1∼4에서는, 도금층의 두께와 접합 강도에는 상관이 있고, 도금층이 두꺼울수록 접합 강도가 높다는 것을 알 수 있다. 한편, 비교예에서는 타깃재의 상면이 평탄하고, 잘 프레스되어 있지 않기 때문에, 접합 강도가 0 ㎏f/㎟가 되어 있고, 도금층의 두께와는 관계 없다.

여기서, 도금층의 두께에 따라서 접합 강도가 변화하는 메커니즘에 대하여 설명한다. 타깃재와 도금층의 접합면 부근에서는, 타깃재의 금속과 도금층의 하지층의 금속이 확산되고, 불순물의 농도가 높은 도금층이 되어 있는 것으로 생각된다. 이 때문에, 도금층이 두꺼워지면, 도금층의 중앙부에서는 Ag의 순도가 높아지고, 또한, 접합면 부근에서의 불순물량도 감소하기 때문에, 접합 강도가 올라가는 것이라고 생각된다. Al-0.5% Cu 자체의 인장 강도는 7 ㎏f/㎟ 정도이고, 4N의 Ag 자체의 인장 강도는 16 ㎏f/㎟ 정도이다. 또한, 도금층을 두껍게 하면 되지만, Ag 물성의 영향이 포화되어 오는 것, 또한, Ag는 고가의 금속이어서, 너무 두꺼우면 비용이 증가된다.

상기 실시 형태에서는, 타깃재의 상면의 돌출부의 형상은 단(段) 형상이지만, 기타의 형상이어도 된다. 예를 들면, 도 12에 나타낸 바와 같이, 타깃재(20C)의 상면(21)의 형상이, 중앙부가 외주부보다 돌출하는 것과 같은 만곡면이어도 된다. 또, 도 13에 나타낸 바와 같이, 타깃재(20D)의 상면(21)의 돌출부(21a)의 형상이, 중앙부가 외주부보다 돌출하는 것과 같은 만곡면이어도 된다.

동일하게, 상 열판의 하면의 형상이, 중앙부가 외주부보다 돌출하는 것과 같은 만곡면이어도 된다. 또, 상 열판의 하면의 돌출부의 형상이, 중앙부가 외주부보다 돌출하는 것과 같은 만곡면이어도 된다.

여기서, 상 열판의 프레스면의 형상이 만곡면인 경우, 상 열판의 프레스면의 치수가, 도 14에 나타내는 치수가 되도록 해도 된다. 도 14는 상 열판의 프레스면을 가로 방향으로 A∼E로 구분하고 세로 방향으로 1∼5로 구분하여, 위치 좌표를 나타내고, 또한, 그 위치 좌표의 치수를 나타낸다. 치수의 단위는 ㎜이고, 치수가 양의 값이란, 돌출해 있는 것을 나타낸다. 세로 및 가로로 구분하는 치수는 200 ㎜이다. 도 14로부터 알 수 있는 바와 같이, 상 열판의 프레스면의 중심(가로 방향이 「C」의 위치이고, 세로 방향이 「3」의 위치)이, ＋0.4 ㎜로 가장 높고, 상 열판의 프레스면의 외주를 향하여 서서히 낮아지고 있다.

1, 1A∼1F: 스퍼터링 타깃
10: 배킹 플레이트재
11: 저판
11a: 상면
12: 프레임부
12a: 상면
20, 20A∼20D: 타깃재
20a: 저면
21: 상면
21a: 돌출부
21b: 돌출부
31, 31A: 상 열판
310: 하면(프레스면)
310a: 돌출부
32: 하열판
40: 도금층
41: 돌출 부재
41a∼41d: 제 1∼제 4 돌출 부재

Claims

배킹 플레이트재의 상면에 타깃재를 확산 접합하여 스퍼터링 타깃을 제조하는 방법으로서,
상기 타깃재의 경도가 상기 배킹 플레이트재의 경도보다 작고,
열판에 의해 상기 타깃재의 상면의 중심부를 그 상면의 외주부보다 먼저 상방으로부터 가압하면서 가열하여, 상기 배킹 플레이트재에 상기 타깃재를 확산 접합하는, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.