円筒状ターゲット材、その製造方法、及び、そのシート被覆方法
【課題】大型のサイズであっても真直度に優れ、表面が平滑である高品質な円筒状ターゲット材を提供することを目的とするとともに、たとえ大型の円筒状ターゲット材を製造する場合であっても、曲がりや歪が発生することがなく、表面に疵が発生することのない円筒状ターゲット材の製造方法、及び、円筒状ターゲット材のシート被覆方法を提供することを目的とする。
【解決手段】無酸素銅からなるターゲット材料に対して調質処理を施すターゲット材料調質処理工程Ｓ１０と、該工程により形成した調質処理済ターゲット材に対して追加工を施す調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０とを行い円筒状ターゲット材を製造する製造方法において、前記ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０では、所定の焼鈍工程、及び、引抜き抽伸工程を行った後、ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５を行い、該ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５において、仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａを行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを行うことを特徴とする。
【解決手段】無酸素銅からなるターゲット材料に対して調質処理を施すターゲット材料調質処理工程Ｓ１０と、該工程により形成した調質処理済ターゲット材に対して追加工を施す調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０とを行い円筒状ターゲット材を製造する製造方法において、前記ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０では、所定の焼鈍工程、及び、引抜き抽伸工程を行った後、ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５を行い、該ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５において、仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａを行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを行うことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型サイズの被スパッタリングターゲット材に対して成膜し得る円筒状ターゲット材、その製造方法、及び、そのシート被覆方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板やガラスなどの被スパッタリングターゲット材に薄膜を成膜する技術としてスパッタリング法が従来から知られている。
特許文献１では、スパッタリング法に用いるターゲット材としての円筒状ターゲット材が開示されている。円筒状ターゲット材は、従来から用いられている平板状ターゲットと比較して成膜速度やターゲット使用効率の点で優れている。特許文献１に開示の円筒状ターゲット材は、ターゲット材ホルダとしてのパッキンチューブに挿着して保持され、被スパッタリングターゲット材に対向するよう配置し、ターゲット駆動装置により支持された状態でパッキンチューブとともに軸周りに回転させる部材である。
【０００３】
特に近年では、ディスプレイパネルや基板の被スパッタリングターゲット材の大型化が進み、このような大型サイズの被スパッタリングターゲット材への成膜に適用することが期待されるに伴って、円筒状ターゲット材は、大型のサイズのものが要求されている。
【０００４】
しかし、円筒状ターゲット材が大型化するに伴い長尺化すると、円筒状ターゲット材の製造過程において、撓みや歪みが生じ易くなるという問題があった。
詳しくは、円筒状ターゲット材の製造方法では、ターゲット材料調質処理工程と調質処理済ターゲット材追加工工程とが行われる。ターゲット材料調質処理工程では、無酸素銅からなるターゲット材料に対して調質処理を施す工程であり、調質処理済ターゲット材追加工工程では、前記ターゲット材料調質処理工程により形成した調質処理済ターゲット材に対して、例えば、軸方向の長さ、外径、及び、内径が所望の寸法になるよう切削による追加工を施したり、洗浄を施す工程である。
【０００５】
円筒状ターゲット材が大型のサイズである場合、例えば、円筒状ターゲット材を吊り下げて移動するだけでも該円筒状ターゲット材自体に自重による負荷が加わるため、上述した調質処理済ターゲット材追加工工程や、その後に行われる検査や梱包、運搬などの工程において円筒状ターゲット材に撓みや歪が生じ易くなる。
【０００６】
よって、このような円筒状ターゲット材に撓みや歪みが生じた場合は、ターゲットホルダへの挿着が困難となるという問題が生じるおそれがある。
【０００７】
また、このような問題が生じた場合には、円筒状ターゲット材をターゲットホルダへ挿着する直前に、真直度の矯正作業を行う必要があるが、真直度の矯正には高度な技能や高額な費用を必要とし、円筒状ターゲット材をターゲットホルダへ挿着するために行う現場での調整作業に過大な負担を強いることになるという問題が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１５５３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明は、大型のサイズであっても真直度に優れ、表面が平滑である高品質な円筒状ターゲット材を提供することを目的とするとともに、たとえ大型の円筒状ターゲット材を製造する場合であっても、曲がりや歪が発生することがなく、表面に疵が発生することのない円筒状ターゲット材の製造方法、及び、円筒状ターゲット材のシート被覆方法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】
【００１０】
本発明は、無酸素銅からなるターゲット材料に対して調質処理を施すターゲット材料調質処理工程と、該ターゲット材料調質処理工程により形成した調質処理済ターゲット材に対して切削による追加工を施す調質処理済ターゲット材追加工工程とを行い円筒状ターゲット材を製造する製造方法において、前記ターゲット材料調質処理工程では、熱間加工工程、焼鈍前引抜き抽伸工程、中間焼鈍工程、焼鈍後引抜き抽伸工程、及びターゲット材料仕上げ工程をこの順で行うスパッタリング用の円筒状ターゲット材の製造方法であって、前記ターゲット材料仕上げ工程において、仕上げ焼鈍工程を行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明の製造方法によれば、前記ターゲット材料仕上げ工程において、仕上げ焼鈍工程を行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程を行うため、たとえ仕上げ焼鈍工程により、前記ターゲット材料に形状変動や寸法変動が生じても、その後に行う仕上げ引抜き抽伸工程において、前記ターゲット材料に生じた形状変動や寸法変動をなくし、寸法精度がよく、表面のきれいな調質処理済ターゲット材を製造することができる。
【００１２】
これにより、調質処理済ターゲット材追加工工程において、調質処理済ターゲット材を、スパッタリングターゲット材として用いる上で要求される形状、寸法に近い形状、寸法とすることができる。
【００１３】
よって、仕上げ焼鈍工程後に調質処理済ターゲット材に対して行われる前記調質処理済ターゲット材追加工工程において、該調質処理済ターゲット材の形状、寸法の矯正も含めた追加工の労力を大幅に軽減することができる。
【００１４】
さらに、前記調質処理済ターゲット材追加工工程における追加工による調質処理済ターゲット材に対して行われる追加工の労力を大幅に削減することができるため、たとえ大型の調質処理済ターゲット材であっても、追加工を行う過程で、調質処理済ターゲット材に曲げや撓みが生じることがなく、曲げや疵のない高品質な円筒状ターゲット材を製造することができる。
【００１５】
さらにまた、追加工を行う過程で、調質処理済ターゲット材に曲げや撓みが生じることがないため、高度な技能や高額な費用を要する真直度の矯正を行う労力を要することなしに円筒状ターゲット材を製造することができる。
【００１６】
また、本発明の製造方法によれば、上述したように、調質処理済ターゲット材追加工工程において、調質処理済ターゲット材を、スパッタリングターゲット材として用いる上で要求される形状、寸法に近い形状、寸法の円筒状ターゲット材として追加工することができる。このため、前記ターゲット材料調質処理工程の後に調質処理済ターゲット材追加工工程において切削加工が行われることを見越して、ターゲット材料のサイズを、従来のサイズと比較して大きなものを用いることを必要としない。
【００１７】
従って、前記ターゲット材料調質処理工程では、スパッタリングターゲット材として用いる観点で必要以上に大型のサイズのターゲット材料を用いる必要がないため、中間焼鈍工程での消費電力を削減でき、焼鈍時間の短縮化を図ることができるとともに、調質処理済ターゲット材追加工工程において、従来と比較してターゲット材料が追加工により切削される切削量を大幅に削減できるため、円筒状ターゲット材の生産能力を高めることができる。
【００１８】
この発明の態様として、前記仕上げ引抜き抽伸工程において、前記ターゲット材料に対して、質別が１／４Ｈ相当の調質処理済円筒状ターゲット材となるよう仕上げ抽伸を行うことができる。
【００１９】
この構成によれば、硬さ（ＨＶ）で４０から５０程度の硬度の従来の円筒状ターゲット材よりも高い硬度である例えば、７０以上９０以下の範囲を満たした硬度を有する円筒状ターゲット材を容易に構成することができる。
【００２０】
これにより、前記調質処理済ターゲット材追加工工程において調質処理済ターゲット材に対して切削加工を行う上で調質処理済ターゲット材を適切な硬度とすることができ、調質処理済ターゲット材の切削加工性を向上させることができる。
【００２１】
よって、前記調質処理済ターゲット材追加工工程において調質処理済ターゲット材に対して切削による追加工に手間を要することがなく、また、切削による追加工をスムーズに行うことができるため、円筒状ターゲット材に撓みや歪が発生するといった事態が生じることのない優れた品質の円筒状ターゲット材を得ることができる。
【００２２】
この発明の態様として、前記仕上げ引抜き抽伸工程の後の前記調質処理済ターゲット材を、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上９０以下の硬度とすることができる。
【００２３】
このように、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上の硬度とすることにより、大型サイズの被スパッタリングターゲット材に対応して大型に構成した場合であっても、撓みや歪にくく、装置に装着するなど扱った際に撓みや歪み、さらには、疵のない平滑で美麗な表面とすることができる。
【００２４】
さらに、円筒状ターゲット材を平滑な表面に保つことができるため、スパッタリングターゲット材として用いた際に、スパッタリングを起こさせた後の消耗量を表面の各部分において均一とすることができ、優れた品質のスパッタリングターゲット材として用いることができる。
【００２５】
一方、調質処理済ターゲット材、すなわち、円筒状ターゲット材は、ターゲット材料調質処理工程の仕上げ引抜き抽伸工程を経てビッカース硬さ（ＨＶ）で９０以下の硬度とすることができる。
このように、調質処理済ターゲット材の硬度を、ビッカース硬さ（ＨＶ）で９０以下という高過ぎる硬度としないことで、仕上げ引抜き抽伸工程の後であって、調質処理済ターゲット材追加工工程の前に、調質処理済ターゲット材に対して焼鈍等を行う必要がなく、調質処理済ターゲット材追加工工程において必要な寸法精度を容易に確保した上で切削による追加工を行うことができる。
【００２６】
また、本発明は、上述した製造方法により製造する円筒状ターゲット材を、円筒状のターゲット本体部と、該ターゲット本体部の長さ方向の一端で開口する開口部を閉塞するフランジ部とを備えるとともに、少なくとも前記ターゲット本体部と前記フランジ部とが一部材を成すよう構成することを特徴とする。
【００２７】
上述した構成により、円筒状ターゲット材は、ターゲット本体部とフランジ部との一体性が増し、これら各部の間を優れた気密性に保つことができる。
【００２８】
従って、ターゲット本体部内部に粉塵が付着していた場合でも、これら粉塵がターゲット本体部とフランジ部と隙間を通じて外部に流出することがないため、スパッタ装置に備えた真空チャンバー内をクリーンに保つことができ、スパッタリングを行う際に、被スパッタリングターゲット材に良好な薄膜を成膜することができる。
【００２９】
また本発明は、上述した円筒状ターゲット材の表面を保護シートで密着状態に被覆する円筒状ターゲット材のシート被覆方法であって、前記保護シートとして用いる熱収縮シートを前記円筒状ターゲット材の外周面に配置するシート配置工程と、前記熱収縮シートに対して熱を付与して該熱収縮シートを前記円筒状ターゲット材側へ収縮させるシート熱付与工程とを行うことを特徴とする。
さらにまた、本発明は、シート被覆方法により被覆した円筒状ターゲット材であることを特徴とする。
【００３０】
上述した構成によれば、前記シート熱付与工程において前記熱収縮シートを前記円筒状ターゲット材側へ熱収縮させることにより、前記円筒状ターゲット材の外周面に前記熱収縮シートを密着した状態で被覆することができる。
【００３１】
よって、前記円筒状ターゲット材の表面に粉塵が付着することがなく、疵がつかないようしっかりと保護することができる。
【００３２】
さらに、保護シートとして前記熱収縮シートを用いることにより、上述したように、熱収縮させて前記円筒状ターゲット材の外周面に密着した状態で被覆できるため、保護シートを前記円筒状ターゲット材に接着するための手段として接着剤を用いることがない。よって、前記円筒状ターゲット材の外周面に被覆した前記熱収縮シートを剥離したとき、前記円筒状ターゲット材の表面に接着剤が残留することがない。
【００３３】
従って、保護シートを剥離後に前記円筒状ターゲット材の表面に付着した接着剤を除去するといった手間を要さず、保護シートを剥離後に、すぐに前記円筒状ターゲット材として用いることができ、前記円筒状ターゲット材を、品質の高いスパッタリングターゲット材としてすぐに用いることができる。
【発明の効果】
【００３４】
この発明によれば、大型のサイズであっても真直度に優れ、表面が平滑である高品質な円筒状ターゲット材を提供することができるとともに、たとえ大型の円筒状ターゲット材を製造する場合であっても、曲がりや歪が発生することがなく、表面に疵が発生することのない円筒状ターゲット材の製造方法、及び、円筒状ターゲット材のシート被覆方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態の円筒状ターゲット材を一部断面で示した構成説明図。
【図２】本実施形態の円筒状ターゲット材の製造方法のフロー説明図。
【図３】本実施形態の円筒状ターゲット材の製造方法の一部を示すフロー説明図。
【図４】本実施形態の円筒状ターゲット材の製造方法の一部を示すフロー説明図。
【図５】本実施形態の円筒状ターゲット材の他の製造方法の一部を示すフロー説明図。
【図６】本実施形態の円筒状ターゲット材へのシート被覆方法のフロー説明図。
【図７】本実施形態の円筒状ターゲット材へのシート被覆方法における各工程の様子を模式的に示した説明図。
【図８】従来の円筒状ターゲット材の製造方法の一部を示すフロー説明図。
【図９】従来の円筒状ターゲット材を一部断面で示した側面図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
本実施形態におけるスパッタリング用ターゲットとしての円筒状ターゲット材１１は、図１に示すように、全長が大よそ３０００ｍｍ程度の長尺サイズの円筒状に構成している。
なお、図１（ａ）は、円筒状ターゲット材１１の一部を拡大して示すとともに、円筒状ターゲット材１１の一部断面で示した側面図であり、図１（ｂ）は、円筒状ターゲット材１１の正面図である。
【００３７】
円筒状ターゲット材１１は、スパッタ装置に組み込む際に、該円筒状ターゲット材１１を回転自在に保持するターゲットホルダ（図示せず）への嵌合を許容する嵌合取付部１１ｄを軸方向の両端部に構成し、嵌合取付部１１ｄは、軸方向の他の部分に対して小径に構成している。
【００３８】
円筒状ターゲット材１１の材質は、一般的に酸化物を含まない９９．９９５％の高純度銅、すなわち無酸素銅である（ＪＩＳ Ｈ０５００）。円筒状ターゲット材１１は、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上の硬度である。
【００３９】
円筒状ターゲット材１１は、図１に示すように、ターゲット本体部１１Ａと、ターゲット本体部１１Ａの軸方向の一端で開口する一端側開口部１１ｂ１を閉塞するフランジ部１１Ｂとで一部材を成すフランジ一体型として構成している。
なお、図示しないが、円筒状ターゲット材１１には、スパッタ装置に組み込む際には、該円筒状ターゲット材１１の軸方向のフランジ部１１Ｂの側と他端で開口する他端側開口部１１ｂ２を閉塞する蓋部１１Ｃが別途、取り付けられる。
【００４０】
上述した構成の円筒状ターゲット材１１の製造方法について図２を用いて説明する。
なお、図２は、円筒状ターゲット材１１の製造方法の流れを示すフロー図である。
【００４１】
円筒状ターゲット材１１の製造方法は、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０と調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０とに大別される。ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０は、無酸素銅からなるターゲット材料に対して調質処理を施す工程であり、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０では、前記ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０により形成した調質処理済ターゲット材に対して切削等の追加工を施す工程である。
【００４２】
円筒状ターゲット材１１は、これら一連の工程を経た後に行われる検査によって、軸方向の真直度、外径、内径などの寸法について所定の基準を満たした場合に、スパッタリング用ターゲットとしてスパッタリング装置におけるターゲットホルダに挿着される。
【００４３】
ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０について詳述すると、図３に示すように、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０は、無酸素銅からなるターゲット材料に対して熱間加工工程Ｓ１１、焼鈍前引抜き抽伸工程Ｓ１２、中間焼鈍工程Ｓ１３、焼鈍後引抜き抽伸工程Ｓ１４、及びターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５をこの順で行う工程である。
【００４４】
熱間加工工程Ｓ１１としては、例えば、熱間圧延工程または熱間押出工程により行うことができる。熱間圧延工程は、無酸素銅の再結晶温度以上となる所定温度の下、ターゲット材料を圧延する工程であり、熱間押出工程は、無酸素銅の再結晶温度以上となる所定温度の下、ターゲット材料を押し出す工程である。
【００４５】
前記焼鈍前引抜き抽伸工程Ｓ１２は、前記熱間圧延工程Ｓ１１の後に冷却したターゲット材料に対して金属の再結晶温度以下の所定温度の下、１３．５％の冷間圧延加工率で圧延する工程である。
【００４６】
前記中間焼鈍工程Ｓ１３は、７５０℃の下、１５ｍ／ｈｒの送り速度で焼鈍を行う工程である。前記焼鈍後引抜き抽伸工程Ｓ１４は、金属の再結晶温度以下の所定温度の下、１７．０％の冷間圧延加工率で圧延する工程である。
【００４７】
ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５においては、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂと仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａとを行うが、特に、本実施形態の円筒状ターゲット材の製造方法では、図３に示すように、前記ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５において、先に仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａを行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを行うことを特徴とする。
【００４８】
前記仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａは、ターゲット材料の焼鈍温度が７４０℃になることを目標値として、炉内の温度を８１０℃に設定し、８１０℃の下、８ｍ／ｈｒの送り速度で焼鈍を行う工程である。前記仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂは、金属の再結晶温度以下の所定温度の下、９．７％の冷間圧延加工率で圧延する工程である。
【００４９】
上述したターゲット材料調質処理工程Ｓ１０により、ターゲット材料を調質処理済ターゲット材として形成することができる。
調質処理済ターゲット材は、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０における特に仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを経ることにより、１／４Ｈ相当の質別とすることができる。
【００５０】
また、上述したターゲット材料調質処理工程Ｓ１０の後で行う調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０においては、図４に示すように、調質処理済ターゲット材に対して、内径面切削加工Ｓ２１と適宜の外径面切削加工Ｓ２２とを行う。
【００５１】
内径面切削加工Ｓ２１は、上述したターゲット材料調質処理工程Ｓ１０で作製した調質処理済ターゲット材を洗浄し、該調質処理済ターゲット材に対して例えば、ＢＴＡ加工方式により、スパッタ用ターゲットとして必要となる必要な内径に拡径する工程である。
なお、ＢＴＡ加工方式とは、ドリルと穴内面の隙間から切削剤を供給し、ドリル中央部の穴から排出させる公知の方式である。但し、内径面切削加工Ｓ２１では、ＢＴＡ加工方式に限らず、エジェクタドリル加工方式やガンドリル加工方式といった他の深穴加工方法を採用してもよい。
【００５２】
外径面切削加工Ｓ２２は、内径面切削加工Ｓ２１後の調質処理済ターゲット材に対して、スパッタ用ターゲットとして必要な外径、及び、軸方向の長さとなるよう切削加工を施す工程である。
【００５３】
上述した調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０を、ターゲット本体部１１Ａとフランジ部１１Ｂとで一部材をなすフランジ一体型の調質処理済ターゲット材に対して行うことにより、図１に示すような円筒状ターゲット材１１を製造することができる。
【００５４】
ここで、本実施形態の円筒状ターゲット材１１の製造方法は、上述したターゲット材料調質処理工程Ｓ１０において、歪が生じるなどの寸法変動が殆ど生じていない調質処理済ターゲット材を作製することができるため、その後に内径面切削加工Ｓ２１において、調質処理済ターゲット材に対して行う追加工のレベルを最小限に留めることができる。
【００５５】
さらに、本実施形態の円筒状ターゲット材１１の製造方法は、図５に示すように、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において内径面切削加工Ｓ２１を省略することも可能となる。
【００５６】
詳しくは、従来の円筒状ターゲット材の製造方法によれば、図８に示すように、ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５０において、先に仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５０Ｂを行い、ターゲット材料の硬度を低くした後で、仕上げ焼鈍工程Ｓ１５０Ａを行うため、仕上げ焼鈍工程Ｓ１５０Ａを経た後の調質処理済ターゲット材には、ターゲットホルダへの挿着が困難となる程度の歪が生じるなどの寸法変動が生じることになる。よって、従来の円筒状ターゲット材の製造方法では、その後に行う調質処理済ターゲット材追加工工程において、内径面切削加工Ｓ２１は必須の工程であった。
【００５７】
これに対して、本実施形態の円筒状ターゲット材１１の製造方法によれば、図３に示すように、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０における前記ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５において、先に仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａを行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを行うため、上述したターゲット材料調質処理工程Ｓ１０を経た後の調質処理済ターゲット材は、歪などの寸法変動が殆ど生じることがない。よって、このような調質処理済ターゲット材に対しては、内径面切削加工Ｓ２１は、必ずしも必須の工程ではない。
【００５８】
すなわち、本実施形態の円筒状ターゲット材１１の製造方法では、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０において、調質処理済ターゲット材に生じる寸法変動の影響を極力抑制することができるため、内径面切削加工Ｓ２１を省略することが可能となる。
【００５９】
上述した製造方法により製造した円筒状ターゲット材１１に対して適宜、洗浄が行われるとともに、寸法などの品質検査が行われる。さらに、製造した円筒状ターゲット材１１を、スパッタリングターゲット材としてスパッタ装置（図示せず）に組み込むまでの間、該円筒状ターゲット材の表面を保護するために、保護シートで密着状態に被覆する前記シート被覆工程Ｓ３０を行う。
【００６０】
前記シート被覆工程Ｓ３０について図６、及び、図７を用いて詳述する。
なお、図６は、シート被覆工程Ｓ３０の流れを示すフロー説明図であり、図７は、シート被覆工程Ｓ３０で行われる作業の様子を模式的に示した説明図である。
【００６１】
前記シート被覆工程Ｓ３０は、図６に示すとおり、シート配置工程Ｓ３１とシート熱付与工程Ｓ３２とをこの順で行う工程である。シート配置工程Ｓ３１は、保護シートとして用いる熱収縮シート３１を円筒状ターゲット材１１の外周面１１ａに配置する工程である。
なお、熱収縮シート３１としては、例えば、ポリオレフィンで形成したシュリンクフィルムを用いることができる。
【００６２】
詳しくは、図７（ａ）に示すように、所定の熱収縮シート３１を用意する。なお、熱収縮シート３１は、正面視矩形をしたシート状であり、一方の辺が、円筒状ターゲット材１１を包み込みが可能に周方向の長さよりも一周り長い長さを有するとともに、他方の辺が、円筒状ターゲット材１１の少なくともターゲット本体部１１Ａにおける嵌合取付部１１ｄを除く部分の軸方向の長さを有する大きさで形成している。
【００６３】
続いて、図７（ｂ）に示すように、円筒状ターゲット材１１の軸方向と熱収縮シート３１の他方の辺の方向とを一致した状態で、熱収縮シート３１を、円筒状ターゲット材１１の周りを包囲するようにして配置する。そして図７（ｃ）、及び、図７（ｃ）の一部拡大図に示すように、熱収縮シート３１の対向端部同士を僅かに重合し、該重合代部分３１ａに熱を付与して一体とする。
【００６４】
これにより、熱収縮シート３１は、筒状に保った状態で円筒状ターゲット材１１の外周に配置される。なお、図７（ｃ）は、一部拡大して示した熱収縮シート３１を包囲した状態の円筒状ターゲット材１１の横断面図である。
【００６５】
シート熱付与工程Ｓ３２では、図７（ｄ）に示すように、筒状の熱収縮シート３１の外側から工業用ドライヤー１５０などで熱を付与することにより、熱収縮シート３１を円筒状ターゲット材１１側へ収縮させる。これにより、図７（ｅ）に示すように、円筒状ターゲット材１１の表面を熱収縮シート３１で密着状態に被覆することができる。
【００６６】
上述した円筒状ターゲット材１１、円筒状ターゲット材１１の製造方法、及び、円筒状ターゲット材１１のシート被覆方法が奏する作用、効果について説明する。
上述したターゲット材料を用いて上述した製造方法により円筒状ターゲット材１１を製造することにより、たとえ大型の円筒状ターゲット材１１を製造する場合であっても、曲げや歪が発生することがなく、表面に疵が発生することのないため、真直度に優れ、表面が平滑である高品質な円筒状ターゲット材１１を製造することができる。
【００６７】
詳しくは、図８に示すように、従来のターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５０においては、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５０Ｂの後に、仕上げ焼鈍工程Ｓ１５０Ａを行っていた。この場合、一般に焼鈍工程を経ることで、前記ターゲット材料には形状変動、寸法変動が生じるため、ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５０後には、形状変動や寸法変動が生じた調質処理済ターゲット材が製造されることになる。
【００６８】
これに対して、本実施形態の製造方法によれば、図３に示すように、前記ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５において、仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａを行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを行うため、たとえ仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａにより、前記ターゲット材料に形状変動や寸法変動が生じても、その後に行う仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂにおいて、前記ターゲット材料に生じた形状変動や寸法変動を引抜き抽伸により解消でき、結果的に寸法精度がよく、表面が美麗で平滑な調質処理済ターゲット材を製造することができる。
【００６９】
これにより、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０の段階において、調質処理済ターゲット材を、スパッタリングターゲット材として用いる上で要求される形状、寸法に近い形状、寸法とすることができる。よって、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０の後に行われる前記調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において、調質処理済ターゲット材に対して行われる形状、寸法の矯正も含めた追加工に要する労力を大幅に軽減することができる。
【００７０】
さらに、前記調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において調質処理済ターゲット材に対して行われる追加工の労力を大幅に削減することができるため、たとえ大型サイズの調質処理済ターゲット材であっても、追加工を行う過程で、調質処理済ターゲット材に曲げや撓みが生じることがなく、真直度の高い高品質の円筒状ターゲット材を製造することができる。
【００７１】
さらにまた、追加工を行う過程で、調質処理済ターゲット材に曲げや撓みが生じることがないため、高度な技能や高額な費用を必要とする真直度の矯正を行う労力を要することなしに円筒状ターゲット材を製造することができる。
【００７２】
また、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において、調質処理済ターゲット材に対して切削加工を行うことで、所望の形状、寸法の円筒状ターゲット材１１を製造することができる。但し、従来のように、前記ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０において調質処理済ターゲット材に生じる形状変動等が大きい場合、この形状変動が生じた調質処理済ターゲット材に対して、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において切削加工を施すことにより、寸法や形状の矯正を行う必要があり、それを見越したサイズのターゲット材料が用いられていた。
【００７３】
すなわち、従来では、円筒状ターゲット材として本来、必要となるサイズよりも大きなサイズのターゲット材料を用いてターゲット材料調質処理工程Ｓ１０が行われていた。
【００７４】
このように円筒状ターゲット材として要求されるサイズよりも余分に大型サイズとしたターゲット材料に対して、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０において中間焼鈍工程Ｓ１３や仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａを行った場合、焼鈍温度が高く、且つ、焼鈍速度が低い焼鈍条件とする必要が生じるため、焼鈍炉にかかる負荷が増大することや、焼鈍工程での生産効率が低下するという問題が生じることになる。
【００７５】
詳しくは、中間焼鈍工程Ｓ１３や仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａにおいて、ターゲット材料が大きくなればなる程、ターゲット材料全体に対して均一な焼鈍を行うためには、焼鈍温度が所定の温度よりも高くする必要が生じ、電力消費量が高くなり、焼鈍炉の負担も大きくなる。さらに、ターゲット材料が大きくなればなる程、十分な焼鈍時間を確保するために、焼鈍工程でのターゲット材料の送り速度が遅くするため、生産能力が低下するという問題も有する。
【００７６】
加えて、円筒状ターゲット材として最終的に要求される寸法になるよう調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において切削などで追加工する際に、調質処理済ターゲット材が切削される切削量の割合が大きくなり、ターゲット材料に無駄が生じるという問題も生じる。
【００７７】
これに対して、本実施形態の製造方法では、ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５において、仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａを行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを行うことにより、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０では、その後の調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において切削加工が行われることを見越して大きなサイズのターゲット材料を用いる必要がなくなり、スパッタリングターゲット材として本来必要となるサイズに近いターゲット材料を用いてターゲット材料調質処理工程Ｓ１０を行うことができる。
【００７８】
従って、中間焼鈍工程Ｓ１３での消費電力を浪費することがないため、焼鈍炉に負荷がかからず、また、必要以上に焼鈍時間がかからないため、円筒状ターゲット材の生産能力を高めることができる。
【００７９】
さらに、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０の段階において、従来よりもスパッタリングターゲット材として用いる上で要求される形状、寸法に近い形状、寸法の調質処理済ターゲット材を製造することができるため、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において、ターゲット材料が追加工により切削される切削量を従来と比較して大幅に削減できる。
【００８０】
また、上述した製造方法により、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上９０以下の硬度を有した円筒状ターゲット材１１を製造することができる。
このように、円筒状ターゲット材１１をビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上の硬度とすることにより、円筒状ターゲット材１１が大型サイズの被スパッタリングターゲット材に対応して大型サイズであった場合であっても、撓みや歪みが生じ難いため、スパッタ装置に組み込む際にも、容易にターゲットホルダに挿着することができる。
【００８１】
さらに、円筒状ターゲット材１１を、疵のない平滑で美麗な表面に保つことができるため、円筒状ターゲット材１１をスパッタ装置に組み込んでスパッタリングターゲット材として用いた際にも、均一にスパッタリングを起こさせることができ、基板などに均一な薄膜を成膜することができ、また、円筒状ターゲット材１１の表面を均等にすることで消耗量を均等にすることができるため、円筒状ターゲット材１１の寿命を向上させることができる。
【００８２】
一方、調質処理済ターゲット材は、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０の仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを経ることにより、ビッカース硬さ（ＨＶ）で９０以下の硬度とすることができる。
このように、調質処理済ターゲット材の硬度を、ビッカース硬さ（ＨＶ）で９０以下という高過ぎる硬度としないことで、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂの後であって、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０の前に、調質処理済ターゲット材に対して焼鈍等を行う必要がなく、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において必要な寸法精度を容易に確保した上で切削による追加工を行うことができる。
【００８３】
また、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを経て形成される調質処理済ターゲット材の質別を１／４Ｈ相当とすることにより、ビッカース硬さ（ＨＶ）で上述した７０以上９０以下の範囲を満たした硬度を有する円筒状ターゲット材１１を容易に構成することができ、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上９０以下の範囲を満たした硬度を有することにより上述した様々な効果を奏する円筒状ターゲット材１１を得ることができる。
【００８４】
例えば、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを経て形成される調質処理済ターゲット材の質別を１／４Ｈ相当とすることにより、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において調質処理済ターゲット材に対して切削加工を行う上で好適な硬度とすることができ、調質処理済ターゲット材の切削加工性が向上するため、調質処理済ターゲット材に対して行う切削による追加工に手間を要することがない。
【００８５】
従って、例えば、硬度が低い従来の円筒状ターゲット材のように、表面に疵が付くことや、前記調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０の際に、円筒状ターゲット材に撓みや歪が発生するといった事態が生じることなく、撓みや疵のない優れた品質の円筒状ターゲット材１１を得ることができる。
【００８６】
また、円筒状ターゲット材１１を、前記調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において、少なくともターゲット本体部１１Ａとフランジ部１１Ｂとで一部材を成すフランジ一体型の構成であるため、ターゲット本体部１１Ａとフランジ部１１Ｂとの一体性が増し、これら各部１１Ａ，１１Ｂの間を優れた気密性に保つことができる。
【００８７】
詳しくは、従来の円筒状ターゲット材１１０は、図９、及び、図９中の一部拡大図に示すように、ターゲット本体部１１０Ａとフランジ部１１０Ｂとは別部材で構成し、互いに溶接するなどして一体に固着した構成であった。
【００８８】
このため、これら粉塵が溶接漏れなどによりターゲット本体部１１０Ａとフランジ部１１０Ｂとの間に隙間が生じることがあり、該隙間を通じて、ターゲット本体部１１Ａに付着していた粉塵が外部に流出するおそれがあった。この場合、スパッタ装置の真空チャンバー内を清潔に保つことができず、基板などの被スパッタリング材に対する成膜性能が低下するおそれがある。
【００８９】
また、フランジ部１１０Ｂは、円筒状ターゲット材１１０をスパッタ装置において挿着するターゲットホルダに対する位置決めとして機能する部分となる。このため、ターゲット本体部１１０Ａに対してフランジ部１１０Ｂを後付けした場合、ターゲット本体部１１０Ａ円筒状ターゲット材１１０に対するフランジ部１１０Ｂの取り付け精度が低くなり、これに伴ってスパッタ装置においてターゲット本体部１１０Ａをターゲットホルダに挿着したときの位置決め精度が低下することになる。
【００９０】
これに対して、円筒状ターゲット材１１を上述したフランジ一体型の構成とすることで、ターゲット本体部１１Ａに粉塵が付着していた場合でも、これら粉塵がターゲット本体部１１Ａとフランジ部１１Ｂと隙間を通じて外部に流出することがないため、スパッタ装置に備えた真空チャンバー内をクリーンに保つことができ、スパッタリングを行う際に、基板などに薄膜を高品質で成膜することができる。
【００９１】
さらに、円筒状ターゲット材１１を上述したフランジ一体型の構成とすることで、ターゲットホルダに対する円筒状ターゲット材１１の位置決め精度が向上するため、円筒状ターゲット材１１をスパッタ装置においてターゲットホルダに精度よく挿着することができる。
【００９２】
また、図６、及び、図７に示すように、上述した製造方法の後に、円筒状ターゲット材１１のシート被覆方法として、シート配置工程Ｓ３１とシート熱付与工程Ｓ３２とを行うことにより、前記円筒状ターゲット材１１の外周面１１ａに熱収縮シート３１を密着した状態で被覆することができる。
【００９３】
よって、前記円筒状ターゲット材１１の表面に粉塵が付着することがなく、疵が付かないようしっかりと保護することができる。
【００９４】
さらに、保護シートとして熱収縮シート３１を用いることにより、上述したように、前記円筒状ターゲット材１１の側に熱収縮させることで、該円筒状ターゲット材１１の外周面１１ａに密着した状態で被覆できる。よって、接着剤や粘着テープなどの保護シートを円筒状ターゲット材１１の外周面１１ａに接着する手段を用いることを要さず、円筒状ターゲット材１１の外周面１１ａに被覆した熱収縮シート３１を剥離したとき、円筒状ターゲット材１１の表面に接着剤が残留することがない。
【００９５】
従って、保護シートが熱収縮シート３１の場合、前記円筒状ターゲット材１１の表面に残留した接着剤を除去するといった手間を要さずに剥離することができ、剥離後に、すぐに前記円筒状ターゲット材１１として用いることができる。しかも、従来の前記円筒状ターゲット材１１のように、前記円筒状ターゲット材１１の表面に残留した接着剤を除去する必要がないため、前記円筒状ターゲット材１１の表面を疵付けるおそれもなく、前記円筒状ターゲット材１１を、品質の高いスパッタリングターゲット材として用いることができる。
【００９６】
加えて、熱収縮シート３１を剥離後の前記円筒状ターゲット材１１の表面に接着剤が残留することがないため、スパッタリングターゲット材としての品質を安定化することができる。
【００９７】
詳しくは、円筒状ターゲット材１１における長手方向のフランジ部１１Ｂと他端側には、他端側開口部１１ｂ２を閉塞するための蓋部１１ＣがＥＢ溶接により固着される。ＥＢ溶接に際しては、溶接箇所周辺において、真空引きが行われるが、その際に、円筒状ターゲット材１１の表面に残留した接着剤から発生した有機ガスの影響を受けることがなく、スパッタリングターゲット材としての品質を安定化することができる。
（効果確認試験）
次に、本実施形態の円筒状ターゲット材１１について行った効果確認試験について説明する。
効果確認試験では、本実施形態の円筒状ターゲット材１１を、上述したターゲット材料を用いた上述の製造方法により２回のロットに分けて作製した。第１回目、第２回目のロットのそれぞれを実施例１，２のロットとする。
一方、比較対照となる円筒状ターゲット材を、本実施形態と異なるターゲット材料を用いて上述した製造方法により作製した。このロットを比較例のロットとする。
ここで、実施例１，２のロット、及び、比較例のロットごとに作製した円筒状ターゲット材１１の硬度、平均結晶粒径を測定した。
【００９８】
実施例１，２の各ロットでは、それぞれのロッドで用いるターゲット材料が、いずれも無酸素銅であり、また、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを経て形成される調質処理済ターゲット材の質別が、１／４Ｈ相当となるよう、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂにおいてターゲット材料に対して仕上げ抽伸を行う。
【００９９】
これに対して比較例のロットでは、本実施形態におけるターゲット材料とは異なるターゲット材料を用いており、詳しくは、無酸素銅であり、また、調質処理済ターゲット材の質別が、１／４Ｈ相当よりも硬質であるＨ相当となるようターゲット材料に対して仕上げ抽伸を行う。
【０１００】
まず、円筒状ターゲット材１１の硬度について着目すると、比較例のロットで作製した円筒状ターゲット材は、全てビッカース硬さ（ＨＶ）で約９５．９の硬度であり、いずれも本発明の円筒状ターゲット材の硬度として必要なビッカース硬さ（ＨＶ）で９０以下の範囲を満たさなかった。
【０１０１】
これに対して、実施例１のロットで作製した全ての円筒状ターゲット材１１は、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７３．４以上８３．１以下の範囲内の硬度となり、いずれも本発明の円筒状ターゲット材の硬度として必要なビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上９０以下の範囲を満たす結果となった。
【０１０２】
実施例２のロットで作製した全ての円筒状ターゲット材１１は、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７６．４以上８６．５以下の範囲内の硬度となり、いずれも本発明の円筒状ターゲット材の硬度として必要なビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上９０以下の範囲を満たす結果となった。
【０１０３】
以上より、比較例のロッドのように、調質処理済ターゲット材の質別が、１／４Ｈ相当よりも硬質であるＨ相当となるようターゲット材料に対して仕上げ抽伸を行った場合、本発明の円筒状ターゲット材のビッカース硬さ（ＨＶ）での硬度が７０以上９０以下の範囲を満たさなくなることから、調質処理済ターゲット材の質別が、１／４Ｈ相当よりも硬質であるＨ相当であることが必ずしも硬度の観点から好ましくないことが実証された。
【０１０４】
これに対して、実施例１，２の各ロットのように、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂにおいて、調質処理済ターゲット材の質別が、１／４Ｈ相当となるようターゲット材料に対して仕上げ抽伸を行うことにより、ビッカース硬さ（ＨＶ）での硬度が７０以上の範囲を満たす円筒状ターゲット材１１を作製することができることが実証できた。
【０１０５】
この発明の構成と、上述した実施形態との対応において、
「ターゲット本体部の長さ方向の一端で開口する開口部」は、一端側開口部１１ｂ１に対応するも、この発明は、上述した実施形態に限定せず、様々な実施形態で構成することができる。
【０１０６】
例えば、他の実施形態として、上述した円筒状ターゲット材１１の製造方法では、平均結晶粒径が１４０（μｍ）以下の範囲を満たす円筒状ターゲット材１１を製造することが好ましい。
【０１０７】
このように、円筒状ターゲット材１１の平均結晶粒径を１４０（μｍ）以下とすることにより、スパッタリングが起こり、ターゲット材からスパッタ粒子が拡散しすぎることなくたたき出すことができ、方向性の揃ったスパッタ粒子を放出させることができるからである。
【０１０８】
なお、円筒状ターゲット材１１の平均結晶粒径が９０（μｍ）以上の範囲を満たす場合、スパッタ粒子が細かすぎることがなく、被スパッタリングターゲット材に堆積性能が低下することなしに、しっかりと薄膜を成膜することができる点で好ましいが、本発明の円筒状ターゲット材は、平均結晶粒径が９０（μｍ）以下であるものも含むものとする。
【符号の説明】
【０１０９】
１１…円筒状ターゲット材
１１ａ…円筒状ターゲット材の外周面
１１ｂ１…一端側開口部
１１Ａ…円筒状のターゲット本体部
１１Ｂ…フランジ部
３１…熱収縮シート
Ｓ１０…ターゲット材料調質処理工程
Ｓ１１…熱間加工工程（熱間圧延工程または熱間押出工程）
Ｓ１２…焼鈍前引抜き抽伸工程
Ｓ１３…中間焼鈍工程
Ｓ１４…焼鈍後引抜き抽伸工程
Ｓ１５…ターゲット材料仕上げ工程
Ｓ１５Ａ…仕上げ焼鈍工程
Ｓ１５Ｂ…仕上げ引抜き抽伸工程
Ｓ２０…調質処理済ターゲット材追加工工程
Ｓ２１…内径面切削加工
Ｓ２２…外径面切削加工
Ｓ３０…シート被覆工程
Ｓ３１…シート配置工程
Ｓ３２…シート熱付与工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型サイズの被スパッタリングターゲット材に対して成膜し得る円筒状ターゲット材、その製造方法、及び、そのシート被覆方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板やガラスなどの被スパッタリングターゲット材に薄膜を成膜する技術としてスパッタリング法が従来から知られている。
特許文献１では、スパッタリング法に用いるターゲット材としての円筒状ターゲット材が開示されている。円筒状ターゲット材は、従来から用いられている平板状ターゲットと比較して成膜速度やターゲット使用効率の点で優れている。特許文献１に開示の円筒状ターゲット材は、ターゲット材ホルダとしてのパッキンチューブに挿着して保持され、被スパッタリングターゲット材に対向するよう配置し、ターゲット駆動装置により支持された状態でパッキンチューブとともに軸周りに回転させる部材である。
【０００３】
特に近年では、ディスプレイパネルや基板の被スパッタリングターゲット材の大型化が進み、このような大型サイズの被スパッタリングターゲット材への成膜に適用することが期待されるに伴って、円筒状ターゲット材は、大型のサイズのものが要求されている。
【０００４】
しかし、円筒状ターゲット材が大型化するに伴い長尺化すると、円筒状ターゲット材の製造過程において、撓みや歪みが生じ易くなるという問題があった。
詳しくは、円筒状ターゲット材の製造方法では、ターゲット材料調質処理工程と調質処理済ターゲット材追加工工程とが行われる。ターゲット材料調質処理工程では、無酸素銅からなるターゲット材料に対して調質処理を施す工程であり、調質処理済ターゲット材追加工工程では、前記ターゲット材料調質処理工程により形成した調質処理済ターゲット材に対して、例えば、軸方向の長さ、外径、及び、内径が所望の寸法になるよう切削による追加工を施したり、洗浄を施す工程である。
【０００５】
円筒状ターゲット材が大型のサイズである場合、例えば、円筒状ターゲット材を吊り下げて移動するだけでも該円筒状ターゲット材自体に自重による負荷が加わるため、上述した調質処理済ターゲット材追加工工程や、その後に行われる検査や梱包、運搬などの工程において円筒状ターゲット材に撓みや歪が生じ易くなる。
【０００６】
よって、このような円筒状ターゲット材に撓みや歪みが生じた場合は、ターゲットホルダへの挿着が困難となるという問題が生じるおそれがある。
【０００７】
また、このような問題が生じた場合には、円筒状ターゲット材をターゲットホルダへ挿着する直前に、真直度の矯正作業を行う必要があるが、真直度の矯正には高度な技能や高額な費用を必要とし、円筒状ターゲット材をターゲットホルダへ挿着するために行う現場での調整作業に過大な負担を強いることになるという問題が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１５５３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明は、大型のサイズであっても真直度に優れ、表面が平滑である高品質な円筒状ターゲット材を提供することを目的とするとともに、たとえ大型の円筒状ターゲット材を製造する場合であっても、曲がりや歪が発生することがなく、表面に疵が発生することのない円筒状ターゲット材の製造方法、及び、円筒状ターゲット材のシート被覆方法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】
【００１０】
本発明は、無酸素銅からなるターゲット材料に対して調質処理を施すターゲット材料調質処理工程と、該ターゲット材料調質処理工程により形成した調質処理済ターゲット材に対して切削による追加工を施す調質処理済ターゲット材追加工工程とを行い円筒状ターゲット材を製造する製造方法において、前記ターゲット材料調質処理工程では、熱間加工工程、焼鈍前引抜き抽伸工程、中間焼鈍工程、焼鈍後引抜き抽伸工程、及びターゲット材料仕上げ工程をこの順で行うスパッタリング用の円筒状ターゲット材の製造方法であって、前記ターゲット材料仕上げ工程において、仕上げ焼鈍工程を行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明の製造方法によれば、前記ターゲット材料仕上げ工程において、仕上げ焼鈍工程を行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程を行うため、たとえ仕上げ焼鈍工程により、前記ターゲット材料に形状変動や寸法変動が生じても、その後に行う仕上げ引抜き抽伸工程において、前記ターゲット材料に生じた形状変動や寸法変動をなくし、寸法精度がよく、表面のきれいな調質処理済ターゲット材を製造することができる。
【００１２】
これにより、調質処理済ターゲット材追加工工程において、調質処理済ターゲット材を、スパッタリングターゲット材として用いる上で要求される形状、寸法に近い形状、寸法とすることができる。
【００１３】
よって、仕上げ焼鈍工程後に調質処理済ターゲット材に対して行われる前記調質処理済ターゲット材追加工工程において、該調質処理済ターゲット材の形状、寸法の矯正も含めた追加工の労力を大幅に軽減することができる。
【００１４】
さらに、前記調質処理済ターゲット材追加工工程における追加工による調質処理済ターゲット材に対して行われる追加工の労力を大幅に削減することができるため、たとえ大型の調質処理済ターゲット材であっても、追加工を行う過程で、調質処理済ターゲット材に曲げや撓みが生じることがなく、曲げや疵のない高品質な円筒状ターゲット材を製造することができる。
【００１５】
さらにまた、追加工を行う過程で、調質処理済ターゲット材に曲げや撓みが生じることがないため、高度な技能や高額な費用を要する真直度の矯正を行う労力を要することなしに円筒状ターゲット材を製造することができる。
【００１６】
また、本発明の製造方法によれば、上述したように、調質処理済ターゲット材追加工工程において、調質処理済ターゲット材を、スパッタリングターゲット材として用いる上で要求される形状、寸法に近い形状、寸法の円筒状ターゲット材として追加工することができる。このため、前記ターゲット材料調質処理工程の後に調質処理済ターゲット材追加工工程において切削加工が行われることを見越して、ターゲット材料のサイズを、従来のサイズと比較して大きなものを用いることを必要としない。
【００１７】
従って、前記ターゲット材料調質処理工程では、スパッタリングターゲット材として用いる観点で必要以上に大型のサイズのターゲット材料を用いる必要がないため、中間焼鈍工程での消費電力を削減でき、焼鈍時間の短縮化を図ることができるとともに、調質処理済ターゲット材追加工工程において、従来と比較してターゲット材料が追加工により切削される切削量を大幅に削減できるため、円筒状ターゲット材の生産能力を高めることができる。
【００１８】
この発明の態様として、前記仕上げ引抜き抽伸工程において、前記ターゲット材料に対して、質別が１／４Ｈ相当の調質処理済円筒状ターゲット材となるよう仕上げ抽伸を行うことができる。
【００１９】
この構成によれば、硬さ（ＨＶ）で４０から５０程度の硬度の従来の円筒状ターゲット材よりも高い硬度である例えば、７０以上９０以下の範囲を満たした硬度を有する円筒状ターゲット材を容易に構成することができる。
【００２０】
これにより、前記調質処理済ターゲット材追加工工程において調質処理済ターゲット材に対して切削加工を行う上で調質処理済ターゲット材を適切な硬度とすることができ、調質処理済ターゲット材の切削加工性を向上させることができる。
【００２１】
よって、前記調質処理済ターゲット材追加工工程において調質処理済ターゲット材に対して切削による追加工に手間を要することがなく、また、切削による追加工をスムーズに行うことができるため、円筒状ターゲット材に撓みや歪が発生するといった事態が生じることのない優れた品質の円筒状ターゲット材を得ることができる。
【００２２】
この発明の態様として、前記仕上げ引抜き抽伸工程の後の前記調質処理済ターゲット材を、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上９０以下の硬度とすることができる。
【００２３】
このように、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上の硬度とすることにより、大型サイズの被スパッタリングターゲット材に対応して大型に構成した場合であっても、撓みや歪にくく、装置に装着するなど扱った際に撓みや歪み、さらには、疵のない平滑で美麗な表面とすることができる。
【００２４】
さらに、円筒状ターゲット材を平滑な表面に保つことができるため、スパッタリングターゲット材として用いた際に、スパッタリングを起こさせた後の消耗量を表面の各部分において均一とすることができ、優れた品質のスパッタリングターゲット材として用いることができる。
【００２５】
一方、調質処理済ターゲット材、すなわち、円筒状ターゲット材は、ターゲット材料調質処理工程の仕上げ引抜き抽伸工程を経てビッカース硬さ（ＨＶ）で９０以下の硬度とすることができる。
このように、調質処理済ターゲット材の硬度を、ビッカース硬さ（ＨＶ）で９０以下という高過ぎる硬度としないことで、仕上げ引抜き抽伸工程の後であって、調質処理済ターゲット材追加工工程の前に、調質処理済ターゲット材に対して焼鈍等を行う必要がなく、調質処理済ターゲット材追加工工程において必要な寸法精度を容易に確保した上で切削による追加工を行うことができる。
【００２６】
また、本発明は、上述した製造方法により製造する円筒状ターゲット材を、円筒状のターゲット本体部と、該ターゲット本体部の長さ方向の一端で開口する開口部を閉塞するフランジ部とを備えるとともに、少なくとも前記ターゲット本体部と前記フランジ部とが一部材を成すよう構成することを特徴とする。
【００２７】
上述した構成により、円筒状ターゲット材は、ターゲット本体部とフランジ部との一体性が増し、これら各部の間を優れた気密性に保つことができる。
【００２８】
従って、ターゲット本体部内部に粉塵が付着していた場合でも、これら粉塵がターゲット本体部とフランジ部と隙間を通じて外部に流出することがないため、スパッタ装置に備えた真空チャンバー内をクリーンに保つことができ、スパッタリングを行う際に、被スパッタリングターゲット材に良好な薄膜を成膜することができる。
【００２９】
また本発明は、上述した円筒状ターゲット材の表面を保護シートで密着状態に被覆する円筒状ターゲット材のシート被覆方法であって、前記保護シートとして用いる熱収縮シートを前記円筒状ターゲット材の外周面に配置するシート配置工程と、前記熱収縮シートに対して熱を付与して該熱収縮シートを前記円筒状ターゲット材側へ収縮させるシート熱付与工程とを行うことを特徴とする。
さらにまた、本発明は、シート被覆方法により被覆した円筒状ターゲット材であることを特徴とする。
【００３０】
上述した構成によれば、前記シート熱付与工程において前記熱収縮シートを前記円筒状ターゲット材側へ熱収縮させることにより、前記円筒状ターゲット材の外周面に前記熱収縮シートを密着した状態で被覆することができる。
【００３１】
よって、前記円筒状ターゲット材の表面に粉塵が付着することがなく、疵がつかないようしっかりと保護することができる。
【００３２】
さらに、保護シートとして前記熱収縮シートを用いることにより、上述したように、熱収縮させて前記円筒状ターゲット材の外周面に密着した状態で被覆できるため、保護シートを前記円筒状ターゲット材に接着するための手段として接着剤を用いることがない。よって、前記円筒状ターゲット材の外周面に被覆した前記熱収縮シートを剥離したとき、前記円筒状ターゲット材の表面に接着剤が残留することがない。
【００３３】
従って、保護シートを剥離後に前記円筒状ターゲット材の表面に付着した接着剤を除去するといった手間を要さず、保護シートを剥離後に、すぐに前記円筒状ターゲット材として用いることができ、前記円筒状ターゲット材を、品質の高いスパッタリングターゲット材としてすぐに用いることができる。
【発明の効果】
【００３４】
この発明によれば、大型のサイズであっても真直度に優れ、表面が平滑である高品質な円筒状ターゲット材を提供することができるとともに、たとえ大型の円筒状ターゲット材を製造する場合であっても、曲がりや歪が発生することがなく、表面に疵が発生することのない円筒状ターゲット材の製造方法、及び、円筒状ターゲット材のシート被覆方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態の円筒状ターゲット材を一部断面で示した構成説明図。
【図２】本実施形態の円筒状ターゲット材の製造方法のフロー説明図。
【図３】本実施形態の円筒状ターゲット材の製造方法の一部を示すフロー説明図。
【図４】本実施形態の円筒状ターゲット材の製造方法の一部を示すフロー説明図。
【図５】本実施形態の円筒状ターゲット材の他の製造方法の一部を示すフロー説明図。
【図６】本実施形態の円筒状ターゲット材へのシート被覆方法のフロー説明図。
【図７】本実施形態の円筒状ターゲット材へのシート被覆方法における各工程の様子を模式的に示した説明図。
【図８】従来の円筒状ターゲット材の製造方法の一部を示すフロー説明図。
【図９】従来の円筒状ターゲット材を一部断面で示した側面図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
本実施形態におけるスパッタリング用ターゲットとしての円筒状ターゲット材１１は、図１に示すように、全長が大よそ３０００ｍｍ程度の長尺サイズの円筒状に構成している。
なお、図１（ａ）は、円筒状ターゲット材１１の一部を拡大して示すとともに、円筒状ターゲット材１１の一部断面で示した側面図であり、図１（ｂ）は、円筒状ターゲット材１１の正面図である。
【００３７】
円筒状ターゲット材１１は、スパッタ装置に組み込む際に、該円筒状ターゲット材１１を回転自在に保持するターゲットホルダ（図示せず）への嵌合を許容する嵌合取付部１１ｄを軸方向の両端部に構成し、嵌合取付部１１ｄは、軸方向の他の部分に対して小径に構成している。
【００３８】
円筒状ターゲット材１１の材質は、一般的に酸化物を含まない９９．９９５％の高純度銅、すなわち無酸素銅である（ＪＩＳ Ｈ０５００）。円筒状ターゲット材１１は、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上の硬度である。
【００３９】
円筒状ターゲット材１１は、図１に示すように、ターゲット本体部１１Ａと、ターゲット本体部１１Ａの軸方向の一端で開口する一端側開口部１１ｂ１を閉塞するフランジ部１１Ｂとで一部材を成すフランジ一体型として構成している。
なお、図示しないが、円筒状ターゲット材１１には、スパッタ装置に組み込む際には、該円筒状ターゲット材１１の軸方向のフランジ部１１Ｂの側と他端で開口する他端側開口部１１ｂ２を閉塞する蓋部１１Ｃが別途、取り付けられる。
【００４０】
上述した構成の円筒状ターゲット材１１の製造方法について図２を用いて説明する。
なお、図２は、円筒状ターゲット材１１の製造方法の流れを示すフロー図である。
【００４１】
円筒状ターゲット材１１の製造方法は、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０と調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０とに大別される。ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０は、無酸素銅からなるターゲット材料に対して調質処理を施す工程であり、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０では、前記ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０により形成した調質処理済ターゲット材に対して切削等の追加工を施す工程である。
【００４２】
円筒状ターゲット材１１は、これら一連の工程を経た後に行われる検査によって、軸方向の真直度、外径、内径などの寸法について所定の基準を満たした場合に、スパッタリング用ターゲットとしてスパッタリング装置におけるターゲットホルダに挿着される。
【００４３】
ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０について詳述すると、図３に示すように、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０は、無酸素銅からなるターゲット材料に対して熱間加工工程Ｓ１１、焼鈍前引抜き抽伸工程Ｓ１２、中間焼鈍工程Ｓ１３、焼鈍後引抜き抽伸工程Ｓ１４、及びターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５をこの順で行う工程である。
【００４４】
熱間加工工程Ｓ１１としては、例えば、熱間圧延工程または熱間押出工程により行うことができる。熱間圧延工程は、無酸素銅の再結晶温度以上となる所定温度の下、ターゲット材料を圧延する工程であり、熱間押出工程は、無酸素銅の再結晶温度以上となる所定温度の下、ターゲット材料を押し出す工程である。
【００４５】
前記焼鈍前引抜き抽伸工程Ｓ１２は、前記熱間圧延工程Ｓ１１の後に冷却したターゲット材料に対して金属の再結晶温度以下の所定温度の下、１３．５％の冷間圧延加工率で圧延する工程である。
【００４６】
前記中間焼鈍工程Ｓ１３は、７５０℃の下、１５ｍ／ｈｒの送り速度で焼鈍を行う工程である。前記焼鈍後引抜き抽伸工程Ｓ１４は、金属の再結晶温度以下の所定温度の下、１７．０％の冷間圧延加工率で圧延する工程である。
【００４７】
ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５においては、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂと仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａとを行うが、特に、本実施形態の円筒状ターゲット材の製造方法では、図３に示すように、前記ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５において、先に仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａを行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを行うことを特徴とする。
【００４８】
前記仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａは、ターゲット材料の焼鈍温度が７４０℃になることを目標値として、炉内の温度を８１０℃に設定し、８１０℃の下、８ｍ／ｈｒの送り速度で焼鈍を行う工程である。前記仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂは、金属の再結晶温度以下の所定温度の下、９．７％の冷間圧延加工率で圧延する工程である。
【００４９】
上述したターゲット材料調質処理工程Ｓ１０により、ターゲット材料を調質処理済ターゲット材として形成することができる。
調質処理済ターゲット材は、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０における特に仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを経ることにより、１／４Ｈ相当の質別とすることができる。
【００５０】
また、上述したターゲット材料調質処理工程Ｓ１０の後で行う調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０においては、図４に示すように、調質処理済ターゲット材に対して、内径面切削加工Ｓ２１と適宜の外径面切削加工Ｓ２２とを行う。
【００５１】
内径面切削加工Ｓ２１は、上述したターゲット材料調質処理工程Ｓ１０で作製した調質処理済ターゲット材を洗浄し、該調質処理済ターゲット材に対して例えば、ＢＴＡ加工方式により、スパッタ用ターゲットとして必要となる必要な内径に拡径する工程である。
なお、ＢＴＡ加工方式とは、ドリルと穴内面の隙間から切削剤を供給し、ドリル中央部の穴から排出させる公知の方式である。但し、内径面切削加工Ｓ２１では、ＢＴＡ加工方式に限らず、エジェクタドリル加工方式やガンドリル加工方式といった他の深穴加工方法を採用してもよい。
【００５２】
外径面切削加工Ｓ２２は、内径面切削加工Ｓ２１後の調質処理済ターゲット材に対して、スパッタ用ターゲットとして必要な外径、及び、軸方向の長さとなるよう切削加工を施す工程である。
【００５３】
上述した調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０を、ターゲット本体部１１Ａとフランジ部１１Ｂとで一部材をなすフランジ一体型の調質処理済ターゲット材に対して行うことにより、図１に示すような円筒状ターゲット材１１を製造することができる。
【００５４】
ここで、本実施形態の円筒状ターゲット材１１の製造方法は、上述したターゲット材料調質処理工程Ｓ１０において、歪が生じるなどの寸法変動が殆ど生じていない調質処理済ターゲット材を作製することができるため、その後に内径面切削加工Ｓ２１において、調質処理済ターゲット材に対して行う追加工のレベルを最小限に留めることができる。
【００５５】
さらに、本実施形態の円筒状ターゲット材１１の製造方法は、図５に示すように、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において内径面切削加工Ｓ２１を省略することも可能となる。
【００５６】
詳しくは、従来の円筒状ターゲット材の製造方法によれば、図８に示すように、ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５０において、先に仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５０Ｂを行い、ターゲット材料の硬度を低くした後で、仕上げ焼鈍工程Ｓ１５０Ａを行うため、仕上げ焼鈍工程Ｓ１５０Ａを経た後の調質処理済ターゲット材には、ターゲットホルダへの挿着が困難となる程度の歪が生じるなどの寸法変動が生じることになる。よって、従来の円筒状ターゲット材の製造方法では、その後に行う調質処理済ターゲット材追加工工程において、内径面切削加工Ｓ２１は必須の工程であった。
【００５７】
これに対して、本実施形態の円筒状ターゲット材１１の製造方法によれば、図３に示すように、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０における前記ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５において、先に仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａを行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを行うため、上述したターゲット材料調質処理工程Ｓ１０を経た後の調質処理済ターゲット材は、歪などの寸法変動が殆ど生じることがない。よって、このような調質処理済ターゲット材に対しては、内径面切削加工Ｓ２１は、必ずしも必須の工程ではない。
【００５８】
すなわち、本実施形態の円筒状ターゲット材１１の製造方法では、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０において、調質処理済ターゲット材に生じる寸法変動の影響を極力抑制することができるため、内径面切削加工Ｓ２１を省略することが可能となる。
【００５９】
上述した製造方法により製造した円筒状ターゲット材１１に対して適宜、洗浄が行われるとともに、寸法などの品質検査が行われる。さらに、製造した円筒状ターゲット材１１を、スパッタリングターゲット材としてスパッタ装置（図示せず）に組み込むまでの間、該円筒状ターゲット材の表面を保護するために、保護シートで密着状態に被覆する前記シート被覆工程Ｓ３０を行う。
【００６０】
前記シート被覆工程Ｓ３０について図６、及び、図７を用いて詳述する。
なお、図６は、シート被覆工程Ｓ３０の流れを示すフロー説明図であり、図７は、シート被覆工程Ｓ３０で行われる作業の様子を模式的に示した説明図である。
【００６１】
前記シート被覆工程Ｓ３０は、図６に示すとおり、シート配置工程Ｓ３１とシート熱付与工程Ｓ３２とをこの順で行う工程である。シート配置工程Ｓ３１は、保護シートとして用いる熱収縮シート３１を円筒状ターゲット材１１の外周面１１ａに配置する工程である。
なお、熱収縮シート３１としては、例えば、ポリオレフィンで形成したシュリンクフィルムを用いることができる。
【００６２】
詳しくは、図７（ａ）に示すように、所定の熱収縮シート３１を用意する。なお、熱収縮シート３１は、正面視矩形をしたシート状であり、一方の辺が、円筒状ターゲット材１１を包み込みが可能に周方向の長さよりも一周り長い長さを有するとともに、他方の辺が、円筒状ターゲット材１１の少なくともターゲット本体部１１Ａにおける嵌合取付部１１ｄを除く部分の軸方向の長さを有する大きさで形成している。
【００６３】
続いて、図７（ｂ）に示すように、円筒状ターゲット材１１の軸方向と熱収縮シート３１の他方の辺の方向とを一致した状態で、熱収縮シート３１を、円筒状ターゲット材１１の周りを包囲するようにして配置する。そして図７（ｃ）、及び、図７（ｃ）の一部拡大図に示すように、熱収縮シート３１の対向端部同士を僅かに重合し、該重合代部分３１ａに熱を付与して一体とする。
【００６４】
これにより、熱収縮シート３１は、筒状に保った状態で円筒状ターゲット材１１の外周に配置される。なお、図７（ｃ）は、一部拡大して示した熱収縮シート３１を包囲した状態の円筒状ターゲット材１１の横断面図である。
【００６５】
シート熱付与工程Ｓ３２では、図７（ｄ）に示すように、筒状の熱収縮シート３１の外側から工業用ドライヤー１５０などで熱を付与することにより、熱収縮シート３１を円筒状ターゲット材１１側へ収縮させる。これにより、図７（ｅ）に示すように、円筒状ターゲット材１１の表面を熱収縮シート３１で密着状態に被覆することができる。
【００６６】
上述した円筒状ターゲット材１１、円筒状ターゲット材１１の製造方法、及び、円筒状ターゲット材１１のシート被覆方法が奏する作用、効果について説明する。
上述したターゲット材料を用いて上述した製造方法により円筒状ターゲット材１１を製造することにより、たとえ大型の円筒状ターゲット材１１を製造する場合であっても、曲げや歪が発生することがなく、表面に疵が発生することのないため、真直度に優れ、表面が平滑である高品質な円筒状ターゲット材１１を製造することができる。
【００６７】
詳しくは、図８に示すように、従来のターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５０においては、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５０Ｂの後に、仕上げ焼鈍工程Ｓ１５０Ａを行っていた。この場合、一般に焼鈍工程を経ることで、前記ターゲット材料には形状変動、寸法変動が生じるため、ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５０後には、形状変動や寸法変動が生じた調質処理済ターゲット材が製造されることになる。
【００６８】
これに対して、本実施形態の製造方法によれば、図３に示すように、前記ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５において、仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａを行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを行うため、たとえ仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａにより、前記ターゲット材料に形状変動や寸法変動が生じても、その後に行う仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂにおいて、前記ターゲット材料に生じた形状変動や寸法変動を引抜き抽伸により解消でき、結果的に寸法精度がよく、表面が美麗で平滑な調質処理済ターゲット材を製造することができる。
【００６９】
これにより、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０の段階において、調質処理済ターゲット材を、スパッタリングターゲット材として用いる上で要求される形状、寸法に近い形状、寸法とすることができる。よって、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０の後に行われる前記調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において、調質処理済ターゲット材に対して行われる形状、寸法の矯正も含めた追加工に要する労力を大幅に軽減することができる。
【００７０】
さらに、前記調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において調質処理済ターゲット材に対して行われる追加工の労力を大幅に削減することができるため、たとえ大型サイズの調質処理済ターゲット材であっても、追加工を行う過程で、調質処理済ターゲット材に曲げや撓みが生じることがなく、真直度の高い高品質の円筒状ターゲット材を製造することができる。
【００７１】
さらにまた、追加工を行う過程で、調質処理済ターゲット材に曲げや撓みが生じることがないため、高度な技能や高額な費用を必要とする真直度の矯正を行う労力を要することなしに円筒状ターゲット材を製造することができる。
【００７２】
また、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において、調質処理済ターゲット材に対して切削加工を行うことで、所望の形状、寸法の円筒状ターゲット材１１を製造することができる。但し、従来のように、前記ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０において調質処理済ターゲット材に生じる形状変動等が大きい場合、この形状変動が生じた調質処理済ターゲット材に対して、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において切削加工を施すことにより、寸法や形状の矯正を行う必要があり、それを見越したサイズのターゲット材料が用いられていた。
【００７３】
すなわち、従来では、円筒状ターゲット材として本来、必要となるサイズよりも大きなサイズのターゲット材料を用いてターゲット材料調質処理工程Ｓ１０が行われていた。
【００７４】
このように円筒状ターゲット材として要求されるサイズよりも余分に大型サイズとしたターゲット材料に対して、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０において中間焼鈍工程Ｓ１３や仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａを行った場合、焼鈍温度が高く、且つ、焼鈍速度が低い焼鈍条件とする必要が生じるため、焼鈍炉にかかる負荷が増大することや、焼鈍工程での生産効率が低下するという問題が生じることになる。
【００７５】
詳しくは、中間焼鈍工程Ｓ１３や仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａにおいて、ターゲット材料が大きくなればなる程、ターゲット材料全体に対して均一な焼鈍を行うためには、焼鈍温度が所定の温度よりも高くする必要が生じ、電力消費量が高くなり、焼鈍炉の負担も大きくなる。さらに、ターゲット材料が大きくなればなる程、十分な焼鈍時間を確保するために、焼鈍工程でのターゲット材料の送り速度が遅くするため、生産能力が低下するという問題も有する。
【００７６】
加えて、円筒状ターゲット材として最終的に要求される寸法になるよう調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において切削などで追加工する際に、調質処理済ターゲット材が切削される切削量の割合が大きくなり、ターゲット材料に無駄が生じるという問題も生じる。
【００７７】
これに対して、本実施形態の製造方法では、ターゲット材料仕上げ工程Ｓ１５において、仕上げ焼鈍工程Ｓ１５Ａを行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを行うことにより、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０では、その後の調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において切削加工が行われることを見越して大きなサイズのターゲット材料を用いる必要がなくなり、スパッタリングターゲット材として本来必要となるサイズに近いターゲット材料を用いてターゲット材料調質処理工程Ｓ１０を行うことができる。
【００７８】
従って、中間焼鈍工程Ｓ１３での消費電力を浪費することがないため、焼鈍炉に負荷がかからず、また、必要以上に焼鈍時間がかからないため、円筒状ターゲット材の生産能力を高めることができる。
【００７９】
さらに、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０の段階において、従来よりもスパッタリングターゲット材として用いる上で要求される形状、寸法に近い形状、寸法の調質処理済ターゲット材を製造することができるため、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において、ターゲット材料が追加工により切削される切削量を従来と比較して大幅に削減できる。
【００８０】
また、上述した製造方法により、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上９０以下の硬度を有した円筒状ターゲット材１１を製造することができる。
このように、円筒状ターゲット材１１をビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上の硬度とすることにより、円筒状ターゲット材１１が大型サイズの被スパッタリングターゲット材に対応して大型サイズであった場合であっても、撓みや歪みが生じ難いため、スパッタ装置に組み込む際にも、容易にターゲットホルダに挿着することができる。
【００８１】
さらに、円筒状ターゲット材１１を、疵のない平滑で美麗な表面に保つことができるため、円筒状ターゲット材１１をスパッタ装置に組み込んでスパッタリングターゲット材として用いた際にも、均一にスパッタリングを起こさせることができ、基板などに均一な薄膜を成膜することができ、また、円筒状ターゲット材１１の表面を均等にすることで消耗量を均等にすることができるため、円筒状ターゲット材１１の寿命を向上させることができる。
【００８２】
一方、調質処理済ターゲット材は、ターゲット材料調質処理工程Ｓ１０の仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを経ることにより、ビッカース硬さ（ＨＶ）で９０以下の硬度とすることができる。
このように、調質処理済ターゲット材の硬度を、ビッカース硬さ（ＨＶ）で９０以下という高過ぎる硬度としないことで、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂの後であって、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０の前に、調質処理済ターゲット材に対して焼鈍等を行う必要がなく、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において必要な寸法精度を容易に確保した上で切削による追加工を行うことができる。
【００８３】
また、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを経て形成される調質処理済ターゲット材の質別を１／４Ｈ相当とすることにより、ビッカース硬さ（ＨＶ）で上述した７０以上９０以下の範囲を満たした硬度を有する円筒状ターゲット材１１を容易に構成することができ、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上９０以下の範囲を満たした硬度を有することにより上述した様々な効果を奏する円筒状ターゲット材１１を得ることができる。
【００８４】
例えば、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを経て形成される調質処理済ターゲット材の質別を１／４Ｈ相当とすることにより、調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において調質処理済ターゲット材に対して切削加工を行う上で好適な硬度とすることができ、調質処理済ターゲット材の切削加工性が向上するため、調質処理済ターゲット材に対して行う切削による追加工に手間を要することがない。
【００８５】
従って、例えば、硬度が低い従来の円筒状ターゲット材のように、表面に疵が付くことや、前記調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０の際に、円筒状ターゲット材に撓みや歪が発生するといった事態が生じることなく、撓みや疵のない優れた品質の円筒状ターゲット材１１を得ることができる。
【００８６】
また、円筒状ターゲット材１１を、前記調質処理済ターゲット材追加工工程Ｓ２０において、少なくともターゲット本体部１１Ａとフランジ部１１Ｂとで一部材を成すフランジ一体型の構成であるため、ターゲット本体部１１Ａとフランジ部１１Ｂとの一体性が増し、これら各部１１Ａ，１１Ｂの間を優れた気密性に保つことができる。
【００８７】
詳しくは、従来の円筒状ターゲット材１１０は、図９、及び、図９中の一部拡大図に示すように、ターゲット本体部１１０Ａとフランジ部１１０Ｂとは別部材で構成し、互いに溶接するなどして一体に固着した構成であった。
【００８８】
このため、これら粉塵が溶接漏れなどによりターゲット本体部１１０Ａとフランジ部１１０Ｂとの間に隙間が生じることがあり、該隙間を通じて、ターゲット本体部１１Ａに付着していた粉塵が外部に流出するおそれがあった。この場合、スパッタ装置の真空チャンバー内を清潔に保つことができず、基板などの被スパッタリング材に対する成膜性能が低下するおそれがある。
【００８９】
また、フランジ部１１０Ｂは、円筒状ターゲット材１１０をスパッタ装置において挿着するターゲットホルダに対する位置決めとして機能する部分となる。このため、ターゲット本体部１１０Ａに対してフランジ部１１０Ｂを後付けした場合、ターゲット本体部１１０Ａ円筒状ターゲット材１１０に対するフランジ部１１０Ｂの取り付け精度が低くなり、これに伴ってスパッタ装置においてターゲット本体部１１０Ａをターゲットホルダに挿着したときの位置決め精度が低下することになる。
【００９０】
これに対して、円筒状ターゲット材１１を上述したフランジ一体型の構成とすることで、ターゲット本体部１１Ａに粉塵が付着していた場合でも、これら粉塵がターゲット本体部１１Ａとフランジ部１１Ｂと隙間を通じて外部に流出することがないため、スパッタ装置に備えた真空チャンバー内をクリーンに保つことができ、スパッタリングを行う際に、基板などに薄膜を高品質で成膜することができる。
【００９１】
さらに、円筒状ターゲット材１１を上述したフランジ一体型の構成とすることで、ターゲットホルダに対する円筒状ターゲット材１１の位置決め精度が向上するため、円筒状ターゲット材１１をスパッタ装置においてターゲットホルダに精度よく挿着することができる。
【００９２】
また、図６、及び、図７に示すように、上述した製造方法の後に、円筒状ターゲット材１１のシート被覆方法として、シート配置工程Ｓ３１とシート熱付与工程Ｓ３２とを行うことにより、前記円筒状ターゲット材１１の外周面１１ａに熱収縮シート３１を密着した状態で被覆することができる。
【００９３】
よって、前記円筒状ターゲット材１１の表面に粉塵が付着することがなく、疵が付かないようしっかりと保護することができる。
【００９４】
さらに、保護シートとして熱収縮シート３１を用いることにより、上述したように、前記円筒状ターゲット材１１の側に熱収縮させることで、該円筒状ターゲット材１１の外周面１１ａに密着した状態で被覆できる。よって、接着剤や粘着テープなどの保護シートを円筒状ターゲット材１１の外周面１１ａに接着する手段を用いることを要さず、円筒状ターゲット材１１の外周面１１ａに被覆した熱収縮シート３１を剥離したとき、円筒状ターゲット材１１の表面に接着剤が残留することがない。
【００９５】
従って、保護シートが熱収縮シート３１の場合、前記円筒状ターゲット材１１の表面に残留した接着剤を除去するといった手間を要さずに剥離することができ、剥離後に、すぐに前記円筒状ターゲット材１１として用いることができる。しかも、従来の前記円筒状ターゲット材１１のように、前記円筒状ターゲット材１１の表面に残留した接着剤を除去する必要がないため、前記円筒状ターゲット材１１の表面を疵付けるおそれもなく、前記円筒状ターゲット材１１を、品質の高いスパッタリングターゲット材として用いることができる。
【００９６】
加えて、熱収縮シート３１を剥離後の前記円筒状ターゲット材１１の表面に接着剤が残留することがないため、スパッタリングターゲット材としての品質を安定化することができる。
【００９７】
詳しくは、円筒状ターゲット材１１における長手方向のフランジ部１１Ｂと他端側には、他端側開口部１１ｂ２を閉塞するための蓋部１１ＣがＥＢ溶接により固着される。ＥＢ溶接に際しては、溶接箇所周辺において、真空引きが行われるが、その際に、円筒状ターゲット材１１の表面に残留した接着剤から発生した有機ガスの影響を受けることがなく、スパッタリングターゲット材としての品質を安定化することができる。
（効果確認試験）
次に、本実施形態の円筒状ターゲット材１１について行った効果確認試験について説明する。
効果確認試験では、本実施形態の円筒状ターゲット材１１を、上述したターゲット材料を用いた上述の製造方法により２回のロットに分けて作製した。第１回目、第２回目のロットのそれぞれを実施例１，２のロットとする。
一方、比較対照となる円筒状ターゲット材を、本実施形態と異なるターゲット材料を用いて上述した製造方法により作製した。このロットを比較例のロットとする。
ここで、実施例１，２のロット、及び、比較例のロットごとに作製した円筒状ターゲット材１１の硬度、平均結晶粒径を測定した。
【００９８】
実施例１，２の各ロットでは、それぞれのロッドで用いるターゲット材料が、いずれも無酸素銅であり、また、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂを経て形成される調質処理済ターゲット材の質別が、１／４Ｈ相当となるよう、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂにおいてターゲット材料に対して仕上げ抽伸を行う。
【００９９】
これに対して比較例のロットでは、本実施形態におけるターゲット材料とは異なるターゲット材料を用いており、詳しくは、無酸素銅であり、また、調質処理済ターゲット材の質別が、１／４Ｈ相当よりも硬質であるＨ相当となるようターゲット材料に対して仕上げ抽伸を行う。
【０１００】
まず、円筒状ターゲット材１１の硬度について着目すると、比較例のロットで作製した円筒状ターゲット材は、全てビッカース硬さ（ＨＶ）で約９５．９の硬度であり、いずれも本発明の円筒状ターゲット材の硬度として必要なビッカース硬さ（ＨＶ）で９０以下の範囲を満たさなかった。
【０１０１】
これに対して、実施例１のロットで作製した全ての円筒状ターゲット材１１は、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７３．４以上８３．１以下の範囲内の硬度となり、いずれも本発明の円筒状ターゲット材の硬度として必要なビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上９０以下の範囲を満たす結果となった。
【０１０２】
実施例２のロットで作製した全ての円筒状ターゲット材１１は、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７６．４以上８６．５以下の範囲内の硬度となり、いずれも本発明の円筒状ターゲット材の硬度として必要なビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上９０以下の範囲を満たす結果となった。
【０１０３】
以上より、比較例のロッドのように、調質処理済ターゲット材の質別が、１／４Ｈ相当よりも硬質であるＨ相当となるようターゲット材料に対して仕上げ抽伸を行った場合、本発明の円筒状ターゲット材のビッカース硬さ（ＨＶ）での硬度が７０以上９０以下の範囲を満たさなくなることから、調質処理済ターゲット材の質別が、１／４Ｈ相当よりも硬質であるＨ相当であることが必ずしも硬度の観点から好ましくないことが実証された。
【０１０４】
これに対して、実施例１，２の各ロットのように、仕上げ引抜き抽伸工程Ｓ１５Ｂにおいて、調質処理済ターゲット材の質別が、１／４Ｈ相当となるようターゲット材料に対して仕上げ抽伸を行うことにより、ビッカース硬さ（ＨＶ）での硬度が７０以上の範囲を満たす円筒状ターゲット材１１を作製することができることが実証できた。
【０１０５】
この発明の構成と、上述した実施形態との対応において、
「ターゲット本体部の長さ方向の一端で開口する開口部」は、一端側開口部１１ｂ１に対応するも、この発明は、上述した実施形態に限定せず、様々な実施形態で構成することができる。
【０１０６】
例えば、他の実施形態として、上述した円筒状ターゲット材１１の製造方法では、平均結晶粒径が１４０（μｍ）以下の範囲を満たす円筒状ターゲット材１１を製造することが好ましい。
【０１０７】
このように、円筒状ターゲット材１１の平均結晶粒径を１４０（μｍ）以下とすることにより、スパッタリングが起こり、ターゲット材からスパッタ粒子が拡散しすぎることなくたたき出すことができ、方向性の揃ったスパッタ粒子を放出させることができるからである。
【０１０８】
なお、円筒状ターゲット材１１の平均結晶粒径が９０（μｍ）以上の範囲を満たす場合、スパッタ粒子が細かすぎることがなく、被スパッタリングターゲット材に堆積性能が低下することなしに、しっかりと薄膜を成膜することができる点で好ましいが、本発明の円筒状ターゲット材は、平均結晶粒径が９０（μｍ）以下であるものも含むものとする。
【符号の説明】
【０１０９】
１１…円筒状ターゲット材
１１ａ…円筒状ターゲット材の外周面
１１ｂ１…一端側開口部
１１Ａ…円筒状のターゲット本体部
１１Ｂ…フランジ部
３１…熱収縮シート
Ｓ１０…ターゲット材料調質処理工程
Ｓ１１…熱間加工工程（熱間圧延工程または熱間押出工程）
Ｓ１２…焼鈍前引抜き抽伸工程
Ｓ１３…中間焼鈍工程
Ｓ１４…焼鈍後引抜き抽伸工程
Ｓ１５…ターゲット材料仕上げ工程
Ｓ１５Ａ…仕上げ焼鈍工程
Ｓ１５Ｂ…仕上げ引抜き抽伸工程
Ｓ２０…調質処理済ターゲット材追加工工程
Ｓ２１…内径面切削加工
Ｓ２２…外径面切削加工
Ｓ３０…シート被覆工程
Ｓ３１…シート配置工程
Ｓ３２…シート熱付与工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無酸素銅からなるターゲット材料に対して調質処理を施すターゲット材料調質処理工程と、該ターゲット材料調質処理工程により形成した調質処理済ターゲット材に対して切削による追加工を施す調質処理済ターゲット材追加工工程とを行い円筒状ターゲット材を製造する製造方法において、
前記ターゲット材料調質処理工程では、
熱間加工工程、焼鈍前引抜き抽伸工程、中間焼鈍工程、焼鈍後引抜き抽伸工程、及びターゲット材料仕上げ工程をこの順で行うスパッタリング用の円筒状ターゲット材の製造方法であって、
前記ターゲット材料仕上げ工程において、
仕上げ焼鈍工程を行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程を行うことを特徴とする
円筒状ターゲット材の製造方法。
【請求項２】
前記仕上げ引抜き抽伸工程において、前記ターゲット材料に対して、質別が１／４Ｈ相当の円筒状ターゲット材となるよう仕上げ抽伸を行う
請求項１に記載の円筒状ターゲット材の製造方法。
【請求項３】
前記仕上げ引抜き抽伸工程の後の前記調質処理済ターゲット材を、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上９０以下の硬度とした
請求項１、又は、２に記載の円筒状ターゲット材の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の製造方法により製造した円筒状ターゲット材。
【請求項５】
円筒状のターゲット本体部と、該ターゲット本体部の長さ方向の一端で開口する開口部を閉塞するフランジ部とを備えるとともに、少なくとも前記ターゲット本体部と前記フランジ部とが一部材を成すよう構成した
請求項４に記載の円筒状ターゲット材。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載の製造方法により製造した円筒状ターゲット材、又は、請求項４或いは５に記載の円筒状ターゲット材の表面を保護シートで密着状態に被覆する円筒状ターゲット材のシート被覆方法であって、
前記保護シートとして用いる熱収縮シートを前記円筒状ターゲット材の外周面に配置するシート配置工程と、
前記熱収縮シートに対して熱を付与して該熱収縮シートを前記円筒状ターゲット材側へ収縮させるシート熱付与工程とを行う
円筒状ターゲット材のシート被覆方法。
【請求項７】
請求項６に記載のシート被覆方法により被覆した円筒状ターゲット材。
【請求項１】
無酸素銅からなるターゲット材料に対して調質処理を施すターゲット材料調質処理工程と、該ターゲット材料調質処理工程により形成した調質処理済ターゲット材に対して切削による追加工を施す調質処理済ターゲット材追加工工程とを行い円筒状ターゲット材を製造する製造方法において、
前記ターゲット材料調質処理工程では、
熱間加工工程、焼鈍前引抜き抽伸工程、中間焼鈍工程、焼鈍後引抜き抽伸工程、及びターゲット材料仕上げ工程をこの順で行うスパッタリング用の円筒状ターゲット材の製造方法であって、
前記ターゲット材料仕上げ工程において、
仕上げ焼鈍工程を行い、その後、仕上げ引抜き抽伸工程を行うことを特徴とする
円筒状ターゲット材の製造方法。
【請求項２】
前記仕上げ引抜き抽伸工程において、前記ターゲット材料に対して、質別が１／４Ｈ相当の円筒状ターゲット材となるよう仕上げ抽伸を行う
請求項１に記載の円筒状ターゲット材の製造方法。
【請求項３】
前記仕上げ引抜き抽伸工程の後の前記調質処理済ターゲット材を、ビッカース硬さ（ＨＶ）で７０以上９０以下の硬度とした
請求項１、又は、２に記載の円筒状ターゲット材の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の製造方法により製造した円筒状ターゲット材。
【請求項５】
円筒状のターゲット本体部と、該ターゲット本体部の長さ方向の一端で開口する開口部を閉塞するフランジ部とを備えるとともに、少なくとも前記ターゲット本体部と前記フランジ部とが一部材を成すよう構成した
請求項４に記載の円筒状ターゲット材。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載の製造方法により製造した円筒状ターゲット材、又は、請求項４或いは５に記載の円筒状ターゲット材の表面を保護シートで密着状態に被覆する円筒状ターゲット材のシート被覆方法であって、
前記保護シートとして用いる熱収縮シートを前記円筒状ターゲット材の外周面に配置するシート配置工程と、
前記熱収縮シートに対して熱を付与して該熱収縮シートを前記円筒状ターゲット材側へ収縮させるシート熱付与工程とを行う
円筒状ターゲット材のシート被覆方法。
【請求項７】
請求項６に記載のシート被覆方法により被覆した円筒状ターゲット材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１１１９９４（Ｐ２０１２−１１１９９４Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６１１１７（Ｐ２０１０−２６１１１７）
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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