(57)【要約】使用済みスパッタターゲットがターゲットの費消領域を新たなスパッタ材料により、熱間静水圧圧縮成形又はＨＩＰ処理を用いて充填することにより再生される。
2005508444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生したスパッタターゲットであって、侵食溝を有する支持構造体を具え、該溝化したスパタは、前記支持構造体に拡散固定化させた新たなスパッタ材料により充填したことを特徴とする再生スパッタターゲット。
【請求項２】
前記支持構造体は、コバルトクロム白金ホウ素（ＣｏＣｒＰｔＢ）合金、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼、ニッケルアルミ（ＮｉＡｌ）合金、コバルトクロム（ＣｏＣｒ）合金、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）からなるグループから選択した材料である請求項１に記載のスパッタターゲット。
【請求項３】
前記新たなスパッタ材料は、白金および磁性材料を含んでなることを特徴とする請求項１に記載のスパッタターゲット。
【請求項４】
前記新たなスパッタ材料は、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レ二ウム（Ｒｅ）、ロジウム（Ｒｈ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）のグループから選択した金属を包含してなる請求項１に記載のスパッタターゲット。
【請求項５】
スパッタターゲットを再生する方法であって、
（ａ）金属合金の粉体を混合して金属合金粉の混合体を形成し、新たなスパッタ材料を生成し、
（ｂ）前記金属合金粉を金属缶に加えて粉体化層を形成し、
（ｃ）前記粉体化層上に侵食溝を有する使用済みスパッタターゲットを置き、
（ｄ）前記使用済みスパッタターゲットを前記粉体化層で被覆し、
（ｅ）前記金属缶を封止し、さらに
（ｆ）前記缶を圧力、熱に露呈して固化し、該粉体を前記侵食溝内に拡散、充填し該侵食溝内に前記新たなスパッタ材料を形成する、
諸工程を具備してなるスパッタターゲットの再生方法。
【請求項６】
前記支持構造体は、コバルトクロム白金ホウ素（ＣｏＣｒＰｔＢ）合金、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼、ニッケルアルミ（ＮｉＡＬ）合金、コバルトクロム(ＣｏＣｒ)合金、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）からなるグループより選択された材料である請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記新たなスパッタ材料は、白金と磁性材料を含んでなる請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記新たなスパッタ材料は、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レ二ウム（Ｒｅ）、ロジウム（Ｒｈ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）のグループから選択した金属を包含してなる請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記方法は、前記工程（ｃ）と（ｄ）とを繰り返して１ないし複数の増数した使用済み金属ターゲットを再生する請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法は、更に工程（ｆ）の製品を裁断、機械加工して再生スパッタターゲットを形成する請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、名称「使用済みスパッタターゲットの再生」として、２００１年９月１７日にミハエル  サンドリン（Michael Sandlin）によって出願された米国予備出願第６０/322,429号は、の利益享受を主張するものであり、同出願の開示を参照するものとして本願に組み入れるものとする。
【０００２】
本発明は、使用済みスパッタターゲットの再生に関するものである。このターゲットは、使用済みスパッタターゲットの侵食溝にスパッタリング過程の間に消耗してしまったスパッタ材料の新材料を充填することにより、再生される。その結果、使用済みスパッタターゲットが再使用されることとなる。
【背景技術】
【０００３】
陰極スパッタは所望の基材上に薄い材料層を定着させるために汎用されている。代表的なスパッタリングシステムは、電子ビーム又はイオンビームを発生するプラズマ源、微粒子化される素材からなるターゲット、スパッタ材料が定着される基材等を備えて構成されている。
また、そのスパッタ工程は、ターゲット材料を電子ビーム又はイオンビームでそのターゲットからターゲット材料の放出または侵食排出を生じさせる角度で照射する過程を包含している。スパッタ放出されるターゲット材料は、基材上に薄膜として定着される。結局、スパッタターゲットにはスパッタ材料が消滅した侵食溝が形成される。
【０００４】
多くのスパッタ用途において、代表的なターゲット材料における小部分（２５〜４０％）だけが利用されているに過ぎない。通常は、スパッタターゲットが費消された後は廃棄されるか、再溶融されるか、又は浄化されている。使用済みターゲットを再生することは、最終的な材料歩留まりを増加させることによって、顕著なコスト低減の可能性を供与し、かつ貴金属在庫品の搬送コストを削減させることとなる。このことから、使用済みスパッタターゲットを効率的に再生できる供給者には、有力な利益が得られることになる。ターゲットを再生する方法は、侵食溝を新しいスパッタ材料で充填し、そのターゲットを熱間静水圧圧縮成形法又はHIP技術を用いて再処理するものである。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、プラズマ蒸着（ＰＶＤ）スパッタターゲットの設計にあり、機能的にまた構成的に区別される二つの領域を備えるものである。図１に示すように、ターゲット１の領域２はスパッタ材料と呼称されるもので、また、領域３は、支持構造体と呼称されるものである。上記スパッタ材料の機能は、スパッタ適用の間にターゲトからスパッタ基材の表面へ転移されることである。他方、支持構造体の機能は、スパッタ適用前及び適用の間にスパッタ材料を支持することにある。支持材料は、スパッタ適用の間にスパッタ作用を受けることはないからリサイクルが可能で、再生スパッタターゲットの製造に用いることができる。上記の二つの領域は、構成的に分離している。ある場合には、支持材料の組成は、スパッタ材料とは異なる原子種からなり、また他の場合として、組成は同一の原子種で原子濃度が僅かに違うと言う場合もある。
【０００６】
本発明において、支持材料とスパッタ材料との界面の幾何学的形状（界面形状）は、スパッタの適用に使用する上で必要なスパッタ材料の量が最小量となるように設計されている。界面形状に関する設計上の最適条件は、使用済みスパッタターゲットの所定のスパッタ適用時に使用される間に形成される自然スパッタ侵食溝ないしスパッタ断面形状（スパッタプロファイル）に対応していることである。従って、基本的な設計思想としては、支持材料とスパッタ材料との間の界面形状が、適用されるスパッタプロファイルに略該当していることである。このような設計によれば、適用時にスパッタ材料をほぼ完全に利用することができる。この点は、スパッタ材料が高価材料の場合に特に重要となる。
【０００７】
所望の界面形状の性質によれば、上記の設計を達成する好ましいルートとしては、支持材料として使用済みターゲットを用い、侵食溝を新たな材料で充填して適正な方法、条件を用いてそのターゲットに再処理を遂行する。原理的には、再処理されたターゲットは、再生された使用済みスパッタターゲットと考えることができる。使用済みスパッタターゲットの再生とは、以前に使用したスパッタターゲットで侵食溝は新たなスパッタ材料で充填されているものである。ここで留意すべき点は、上述した設計理念は支持材料項目のスパッタ断面ないし侵食溝が従来の機械加工作用を介して形成され、かつ支持材料の化学的性状がスパッタ材料とは識別されるような場合にも適用されるということである。支持材料の特定な幾何学的形状は、適用する特定のスパッタターゲットの設計要件に応じて必然的に変わるが、理念は単純かつ一定である。
【０００８】
本発明の種々な特徴点ならびに上述およびその他の目的、発明自体について添付図面を参照して図示する実施の形態の記載を介して以下に更に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図1、図3はスパッタターゲットの代表的な形状を示している。すなわち、図1は、円形のスパッタプロフィールを有した円板形状ターゲットを示し、特に、スパッタ材料２は、支持構造体3上に形成されている。図２に示すように、ターゲット１は、円形かつドーナッツ形をしており、支持構造体３とスパッタ材料２とは同心に配設され、同ターゲットの中心孔４の周りに形成されている。ターゲットの中心孔４は同ターゲットを回転させる手段に取り付けることができる。また、スパッタターゲットは、図3、図4に図示のように、矩形形状をしていても良く、その場合には、スパッタターゲット５は、矩形断面をしている。
【００１０】
支持構造体３は、銅（Ｃｕ）、コバルトクロム(ＣｏＣｒ)合金、ステンレス鋼、ニッケルアルミ（ＮｉＡＬ）合金、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルトクロム白金ホウ素（ＣｏＣｒＰｔＢ）合金、またはルテニウムアルミ（ＲｕＡｌ）合金および白金マンガン（ＰｔＭｎ）合金からなるグループから選択される材料とすることができる。他方、スパッタ材料２は、磁性または非磁性材料からなり、例えば、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミ（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レ二ウム（Ｒｅ）、ロジウム（Ｒｈ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）金属等を包含した合金材料とすることができる。そのような合金としては、ルテニウムアルミ（ＲｕＡｌ）、白金マンガン（ＰｔＭｎ）が含まれる。新たなスパッタ材料は、ＨＩＰ装置を用いて支持構造体に拡散結合される。支持材料は、２５％コバルト（Ｃｏ）又はコバルト（Ｃｏ）、２０％クロム（Ｃｒ）、１．５％白金（Ｐｔ）、６％ホウ素（Ｂ）等のスパッタ材料とすることもできる。
ＨＩＰ装置は、粉末処理における粉末圧密工程で使用される。この工程は粉末金属産業においては周知の工程である。本発明の処理方法は以下の通りである。
【００１１】
使用済みターゲットの侵食溝は、若干の小さな表面欠点を含んでいても良い。従って、ターゲットは、ショットブラスト法で浄化の必要が有る場合もある。然しながら、本発明の条件としては、使用済みターゲットを洗浄する必要はない。
【００１２】
新たなスパッタ材料の混合金属粉９を図5に示すような空のスチール缶６に注入される。同缶は円筒ボデー１２、封止底カバー７、上部カバー８を具備している。この缶に上記の混合金属粉９が円筒の高さ約1インチまで充填され、この混合粉は、アルミ粉の混合体とすることができる。使用済みターゲット１０がＨＩＰ装置缶内の粉体床に置かれる。次いで、更に粉体が缶内に注入して使用済みターゲットを覆う。粉体の被覆は、その頂面から固体金属片まで高さ寸法にして約１インチとなるようにする。使用済みターゲットは、基本的には埋まることとなる。次いで、別の使用済みターゲットが粉体床上に置かれ、上述と同様な処理過程によりＨＩＰ装置缶内に粉体が充満されて上記の他の使用済みターゲットが埋めるまでの工程が繰り返し遂行される。かくして、使用済みターゲットが縦方向に約1インチ相互に隔たるように配置された構成となる。図5の例では、円筒缶内に３つの使用済みターゲットが有る例となっている。
【００１３】
上部カバー８は円筒缶の上に配設される。この缶は、次いで排出管１１を介した吸引により、真空下で密封される。円筒缶は更にＨＩＰ槽（図示なし）内に置かれ、ガス入口以外の部分を同じく密封する。そして、アルゴンガスを高圧ガスポンプでＨＩＰ槽内に導入する。
【００１４】
次いで、ＨＩＰ装置内で抵抗加熱コイルを用いてＨＩＰ圧力槽内の円筒缶を加熱する。缶は、１５キロ平方インチ（ＫＳＩ）の圧力下で約４時間にわたり１８５０度Ｆ〜１９５０度Ｆの間の温度に加熱される。この工程をＨＩＰ処理（ＨＩＰ‘ｉｎｇ）と呼称する。ＨＩＰ装置内で温度、圧力が上昇すると、スチール容器は、変形し始め、混合粉体を圧縮し、究極的には、粉体全てが使用済みターゲット内に完全に緻密化される。かくして、混合金属粉が固化されて、使用済みスパッタターゲットの支持構造体に拡散固定される。
【００１５】
固化材料に拡散固定されているＨＩＰ缶は、機械加工によって除去される。一般的には、上述したＨＩＰ処理工程後、粉体は固形金属円筒又はブロックの形状をしている。円板形の再生スパッタターゲットは、次いで切断加工とフライス加工によって固形ブロックから加工される。全体的に円筒形の缶と固形化材料はバンドソー（帯鋸）を用いて円板体にスライス加工される。スチール円筒缶の残余物は、スライス後の固形化材料の直径程のリング体を呈していて、旋盤または噴流を用いて除かれる。固形化材料は次いで旋盤を用いてスパッタターゲットに機械加工される。
【００１６】
以上、本発明を幾つかの好ましい実施形態に基づいて説明したが、種々の改変、変形が上述の詳細な記載を参照して当業者なら実施し得ることは、言うまでもない。従って、請求の範囲の記載は、本発明の精神と範囲内の全てのそれら改変、変形を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るターゲット、それも円形のスパッタプロフィールを有した円板形状ターゲットの上面図、
【図２】上記円板形状ターゲットの実施形態に係るものの断面図、
【図３】本発明の他の実施形態に係るターゲット、それも矩形のスパッタプロフィールを有した板状ターゲットの上面図、
【図４】上記板状ターゲットの実施形態に係るものの断面図、
【図５】使用済みのスパッタターゲットの侵食溝を新たなスパッタ材料で充填する際の熱間静圧プレス成形（HIP）時に使用されるスティール円筒缶の略示図である。
【符号の説明】
【００１８】
１：ターゲット
２：スパッタ材料
３：支持構造体
４：中心孔
５：スパッタターゲット
６：スチール缶
７：封止底カバー
８：上部カバー
９：混合金属粉
１０：使用済みターゲット
１１：排出管
１２：円筒ボデー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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