(57)【要約】同一の材料から形成されたワンピースアセンブリを有するモノリス型スパッタリングターゲット集成体が開示される。裏打ちプレート部とスパッタリングターゲットのブランク部とを含み、裏打ちプレート部が、例えばバルブ金属、コバルト、チタン又はその合金のような金属から形成されているか、さもなければそのような金属を含むような別のスパッタリングターゲット集成体もまた開示される。さらに、ターゲット集成体を再生利用する方法ならびに組立て加工業者にターゲット集成体を提供する新規な方法もまた開示される。
2005533930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の金属から形成されたワンピースアセンブリを含んでなるモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項２】
前記金属がタンタルを含む、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項３】
前記金属がニオブを含む、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項４】
前記金属がコバルトを含む、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項５】
前記金属がチタンを含む、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項６】
前記金属がバルブ金属を含む、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項７】
前記ワンピースアセンブリが、スパッタリングターゲットブランク部と裏打ちプレート部とを含む、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項８】
前記裏打ちプレート部がフランジ部を含む、請求項７に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項９】
前記スパッタリングターゲットブランク部が、少なくとも部分的に再結晶化されている、請求項７に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項１０】
前記裏打ちプレート部が、その少なくとも一部分において再結晶化されていない、請求項７に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項１１】
前記フランジ部が、前記スパッタリングターゲットブランク部と比較して、より高い耐力及び（又は）より大きな剛性を有している、請求項８に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項１２】
前記金属が、約９９．５％もしくはそれ以上の純度を有している、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項１３】
前記金属が、約３００μｍもしくはそれ以下の平均粒径を有している、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項１４】
前記金属が、１００μｍもしくはそれ以下の平均粒径を有している、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項１５】
前記金属が、約２５μｍもしくはそれ以下の平均粒径を有している、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項１６】
前記金属が、その表面においてあるいはその金属の全体を通して（１１１）のテクスチャを有している、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項１７】
前記金属が、その表面においてあるいはその金属の全体を通して（１００）のテクスチャを有している、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項１８】
前記金属が、その金属の全体を通して主もしくは混合（１１１）テクスチャを有している、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項１９】
裏打ちプレートとスパッタリングターゲットブランクとを含み、前記裏打ちプレートが、バルブ金属、コバルト、チタン又はその合金を含み、かつ前記スパッタリングターゲットブランクが金属を含んでなるスパッタリングターゲット集成体。
【請求項２０】
前記裏打ちプレート及び前記スパッタリングターゲットブランクが同一の金属を含む、請求項１９に記載のスパッタリングターゲット集成体。
【請求項２１】
前記スパッタリングターゲットブランク及び前記裏打ちプレートがタンタルである、請求項１９に記載のスパッタリングターゲット集成体。
【請求項２２】
前記スパッタリングターゲットブランク及び前記裏打ちプレートがニオブである、請求項１９に記載のスパッタリングターゲット集成体。
【請求項２３】
前記スパッタリングターゲットブランク及び前記裏打ちプレートがチタンである、請求項１９に記載のスパッタリングターゲット集成体。
【請求項２４】
前記スパッタリングターゲットブランク及び前記裏打ちプレートがコバルトである、請求項１９に記載のスパッタリングターゲット集成体。
【請求項２５】
スパッタリングターゲットを再生利用する方法であって、
請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体を提供すること、
前記モノリス型スパッタリングターゲット集成体をスパッタリングに供して使用済みのモノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成すること、及び
前記モノリス型スパッタリングターゲット集成体を再生利用すること
を含んでなるスパッタリングターゲットを再生利用する方法。
【請求項２６】
前記再生利用が、前記使用済みのモノリス型スパッタリングターゲット集成体を溶融させることを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記再生利用が、前記使用済みのモノリス型スパッタリングターゲット集成体中に存在するキャビティに充填を行うことを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記再生利用が、前記使用済みのモノリス型スパッタリングターゲット集成体上に金属を再堆積させて新品のモノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
営業行為を実施する方法であって、
請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体を組立て加工業者に提供して、その業者に前記モノリス型スパッタリングターゲット集成体をスパッタリングに使用させ、使用済みのモノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成させること、
前記スパッタリングで消費されたターゲットの量を決定すること、及び
前記ターゲットの消費量を前記組立て加工業者あるいは顧客に対して請求すること
を含んでなる営業行為を実施する方法。
【請求項３０】
前記使用済みのターゲット集成体を提供業者に戻させることをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記使用済みのターゲット集成体を再生利用することをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
スパッタリングターゲットを再生利用する方法であって、
請求項１９に記載のスパッタリングターゲット集成体を提供すること、
前記スパッタリングターゲット集成体をスパッタリングに使用させ、使用済みのスパッタリングターゲット集成体を形成させること、及び
前記スパッタリングターゲット集成体を再生利用すること
を含んでなるスパッタリングターゲットを再生利用する方法。
【請求項３３】
営業行為を実施する方法であって、
請求項１９に記載のスパッタリングターゲット集成体を組立て加工業者に提供して、その業者に前記ターゲット集成体をスパッタリングに使用させ、使用済みのターゲット集成体を形成させること、
前記スパッタリングで消費されたターゲットの量を決定すること、及び
前記ターゲットの消費量を前記組立て加工業者あるいは顧客に対して請求すること
を含んでなる営業行為を実施する方法。
【請求項３４】
前記金属が凝結粉体金属である、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項３５】
前記金属がインゴット由来の金属である、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項３６】
前記スパッタリングターゲットのある部分が凝結粉体金属を含みかつ前記スパッタリングターゲットのもう１つの部分がインゴット由来の金属を含む、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項３７】
前記金属が、前記スパッタリングターゲット集成体の表面においてあるいはその集成体の厚さの全体を通して主もしくは混合（１１１）テクスチャ及び最小（１００）テクスチャを有しており、かつ（１００）テクスチャバンドを実質的に有していない、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【請求項３８】
前記金属が、前記スパッタリングターゲット集成体の表面においてあるいはその集成体の厚さの全体を通して主もしくは混合（１００）テクスチャ及び最小（１１１）テクスチャを有しており、かつ（１１１）テクスチャバンドを実質的に有していない、請求項１に記載のモノリス型スパッタリングターゲット集成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング用のターゲット、スパッタリング用のターゲット集成体ならびにそれらの製造方法に関する。さらに、本発明は、スパッタリング用のターゲット及びスパッタリング用のターゲット集成体を使用し、再生利用（リサイクル）する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリングの適用分野において、一般的には、スパッタリング用のターゲットは、スパッタリングターゲットと裏打ちプレートとを有している。例えば、金属ターゲット又は金属ターゲットのブランク（素材）が裏打ちプレート、例えば、例えば銅、アルミニウム又はその合金から通常作られている裏打ちプレートフランジ集成体に結合されている。この場合の結合プロセスやターゲット集成体の構成は、集成体全体のコストを高めるばかりではなく、重量を増加させ、使用中におけるターゲット集成体の剥れを生じる危険も引き起こす。また、この剥れの危険性は、工業の絶え間ない発達につれてより大型のサイズのターゲットを使用する傾向にあるので、可能性がより大きくなっている。ターゲット材料と裏打ちプレートの熱膨張係数が異なることが問題を複雑化しており、使用中に集成体の反りを引き起こし、その反りが性能に悪影響を及ぼすというような欠点が引き起こされ得る。
【０００３】
さらに加えて、一般的には裏打ちプレートは銅もしくはアルミニウムから形成されているので、ターゲット材料とともに存在するこれらの材料によって引き起こされる汚染の危険性が存在している。また、裏打ちプレートは、通常ターゲット材料とは異なる銅もしくはアルミニウムから形成されているので、汚染の発生などをコントロールするために銅もしくはアルミニウム製の裏打ちプレートをカモフラージもしくは隠蔽することを目的としてその裏打ちプレートにコーティングを受理させることがしばしば行われている。しかし、そのようなコーティングは、極めて高額であり得、ターゲット集成体を加工するために多大の時間が追加されることとなり、さらには、このコーティングは一様に適用することができないか、さもなければ、スパッタリングに耐えるのに十分な厚さとすることができないので、汚染がコントロールされるということを十分に保証することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の１つの特徴は、剥がれの発生を避けたターゲット集成体を提供することにある。
【０００５】
本発明のもう１つの特徴は、スパッタリング用のターゲットのターゲット寿命を延長させることにある。
【０００６】
本発明のさらにもう１つの特徴は、常用のターゲット集成体において認められている大きな汚染の危険性を避けたターゲット集成体を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらにもう１つの特徴は、裏打ちプレートの材料を隠蔽するためにその裏打ちプレート上にコーティングを形成することを回避することにある。
【０００８】
本発明のその他の特徴や利点は、一部については以下の記載において説明し、また、一部についてはその記載から自明であろうし、また、本発明の実施によって理解することができるであろう。本発明の目的やその他の利点は、以下の記載及び特許請求の範囲において特に指摘される要素や組み合わせによって具現され、達成されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらの及びその他の利点を達成するために、また、本発明の目的に従うと、本願明細書において具体的に記載し、広く説明するように、本発明は、モノリス型スパッタリングターゲット集成体に関する。このモノリス型スパッタリングターゲット集成体は、同一の材料、典型的には金属から形成されたワンピースアセンブリである。
【００１０】
本発明はさらに、裏打ちプレートとスパッタリングターゲットブランクとを含むスパッタリングターゲット集成体に関する。裏打ちプレートは、金属、例えばバルブ金属、コバルト、チタン又はその合金から形成される。スパッタリングターゲットブランクは、金属から形成される。このスパッタリングターゲット集成体に関して、裏打ちプレートとスパッタリングターゲットブランクとが同一の材料から形成されることが好ましい。
【００１１】
本発明はまた、スパッタリングターゲット集成体を再生利用（リサイクル）する方法に関し、この再生利用方法は、モノリス型スパッタリングターゲット集成体の一部であるスパッタリングターゲットのブランクをスパッタリングに供して使用済みのモノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成し、そして次にその使用済みのスパッタリングターゲット集成体を再生利用することを含んでいる。この再生利用は、使用済みのスパッタリングターゲット集成体を溶融させること、使用済みのスパッタリングターゲット集成体を使用して粉体を形成すること、使用済みのスパッタリングターゲット集成体に再堆積を行うかもしくは別法によって再成形を行ってモノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成すること、使用済みのスパッタリングターゲット集成体のキャビティ（空洞部）に充填を行うこと及びその他のようなプロセスを含むことができる。
【００１２】
また、本発明は、モノリス型スパッタリングターゲット集成体を組立て加工業者に提供して、その業者のところでモノリス型スパッタリングターゲット集成体の一部を構成するターゲットブランクをスパッタリングに使用させて使用済みのモノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成させることを含む営業行為を実施する方法に関する。その後、この方法は、スパッタリングプロセスで消費されたターゲット材料の量を決定し、次いで、スパッタリングプロセスの間に消費されたターゲット材料の実際の量の代金を組立て加工業者あるいはその他の人物に請求することを含んでいる。さらに、営業行為を実施するこの方法は、例えば新品のモノリス型スパッタリングターゲット集成体に再生利用することなどのためにさらに処理できるように、使用済みのモノリス型ターゲット集成体を提供業者に戻させることを含んでいる。
【００１３】
ここで、上記した一般的な説明や以下の詳細な説明は、一例であって説明のみであり、特許請求の範囲に記載される本発明をさらに説明することを意図しているということを理解されたい。
【００１４】
この出願の一部に含まれかつそれを構成する添付の図面は、本発明のいくつかの態様を示したものであり、また、本願明細書の記載とあわせて、本発明の原理のいくつかを説明するためのものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、常用のスパッタリングターゲット集成体に比較して新規な利点を有するスパッタリングターゲット集成体に関する。さらに詳しく述べると、本発明の１態様において、本発明は、モノリス型のスパッタリングターゲット集成体に関する。このモノリス型スパッタリングターゲット集成体は、全体として同一の材料、好ましくは堆積プロセスにおいてスパッタリングもしくは侵食が可能な金属から形成されたワンピースのアセンブリあるいはワンピースの構成を有している。
【００１６】
「モノリス型」なる語は、スパッタリングターゲット集成体が単一の部材片（ピース）から構成されていることを指している。本発明のターゲット集成体には、裏打ちプレートをスパッタリングターゲットのブランクに接合して形成している常用のターゲット集成体を形成するために別個の部材片を接合することによって引き起こされる繋ぎ目や継ぎ目が存在していない。この態様を説明することのできる別の用語には、単一体（ユニボディ）型ターゲット集成体がある。
【００１７】
モノリス型スパッタリングターゲット集成体に使用する材料は、スパッタリングもしくは堆積プロセスにおいてスパッタリング又は侵食を行うことができる任意の金属であることができる。好ましくは、モノリス型スパッタリングターゲット集成体用の金属は、例えばタンタル又はニオブ又はその合金のようなバルブ金である。好適な材料のその他の例としては、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、コバルト、チタン、アルミニウム、銅、タングステン、金、銀及びその合金を挙げることができる。その他の例には、Ｔａ−Ｗ合金、Ｔａ−Ｎｂ合金、Ｔａ−Ｍｏ合金、Ｔａ−Ｔｉ合金、Ｔａ−Ｚｎ合金、Ｎｂ−Ｗ合金、Ｎｂ−Ｔａ合金、Ｎｂ−Ｍｏ合金、Ｎｂ−Ｔｉ合金、Ｎｂ−Ｈｆ合金、Ｎｂ−Ｚｒ合金、Ｗ、Ｒｅ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｒ、Ｂｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｙｂ、Ａｍ、Ｃｍ、Ｎｏ又はその合金がある。また、特に粉末冶金部のため、上記した材料の酸化物及び窒化物も使用することができる。
【００１８】
モノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成するために使用される金属は、金属インゴットから形成することができ、さもなければ粉末冶金（powder-met）タイプの材料から形成することができる。インゴット由来の材料は、通常、プレートあるいはビレット（棒片）あるいはその他の形状に成形され、次いで、以下に詳細に説明するようなモノリス型スパッタリングターゲット集成体の形状に適宜変形せしめられる。粉末冶金材料は、プレートあるいはビレットあるいはその他の形状に成形し、引き続いてモノリス型スパッタリングターゲット集成体の形状に変形させることができ、さもなければ適宜に凝結させてモノリス型スパッタリングターゲット集成体の形状となすことができる。凝結処理は、熱時における静水圧プレス成形、焼結、熱及び圧力、あるいは粉末冶金材料を凝結するために常用のその他の技法を使用することによって実施することができる。粉末冶金材料を使用することによって、金型あるいは同様な成形装置を使用した１回の凝結工程（１態様として）で本質的にモノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成し、次いでこれを機械加工あるいはその他の常用の加工工程で加工して最終的なターゲット集成体となすことができる。以下に詳細に説明するけれども、もう１つの態様では、スパッタリングターゲット集成体の一部分がインゴット由来の材料でありかつスパッタリングターゲット集成体の別の部分が粉末冶金材料であるようなモノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成することができる。例えば、スパッタリングターゲットブランクがインゴット由来の材料であることができ、例えばフランジのような裏打ちプレート部が粉末冶金材料であることができる。最終的なユーザーの希望に応じて、任意の組み合わせを実施可能である。
【００１９】
モノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成するために好ましい形で使用される金属は、任意の純度を有することができ、任意のテクスチャ（組織）を有することができ、かつ／また任意の粒径もしくはその他の性質を有することができる。好ましくは、金属は、約９９％もしくはそれ未満の純度から約９９．９９５％もしくはそれ以上の純度までのような高い純度を有している。このような高純度金属の好適な一例は、タンタル又はニオブ、例えばそのどちらも参照することでその全文をこの明細書に記載し、この出願の一部を構成したものとする国際公開第ＷО００／３１３１０号及び第ＷО０１／９６６２０号パンフレットに記載されているものである。また、モノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成する材料は、上記したように、任意のテクスチャ、例えばターゲット集成体の表面上及び（又は）その全厚を通して形成された混合テクスチャを有することができる。例えば、テクスチャは、主たるテクスチャであり得る（１１１）又は（１００）テクスチャであることができる。このテクスチャは、ターゲット集成体の表面上及び（又は）その全厚を通して主として存在することができる。したがって、金属は、主もしくは混合（１１１）テクスチャ又は主もしくは混合（１００）テクスチャを有することができる。さらに、金属は、スパッタリングターゲット集成体の表面において及び（又は）その集成体の厚さを通して主もしくは混合（１１１）テクスチャ及び最小（１００）テクスチャを有することができ、（１００）テクスチャバンドを実質的に有しない。反対に、ターゲット集成体を形成するために使用される材料は、スパッタリングターゲット集成体の表面において及び（又は）その集成体の厚さを通して主もしくは混合（１００）テクスチャ及び最小（１１１）テクスチャを有することができ、また、（１１１）テクスチャバンドを実質的に有しないことができる。任意のテクスチャを使用することができる。
【００２０】
さらに、モノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成する材料は、好ましくは、最終使用物をスパッタリングするのに有利なテクスチャを有することができる。この材料は、好ましくは、スパッタリング時にその材料のテクスチャが容易にスパッタリングを行いうるスパッタリングターゲットを導き、スパッタリングターゲットのどの領域でもスパッタリングに対する抵抗が非常に僅かであるような表面を有している。好ましいことに、このスパッタリングターゲットを使用してスパッタリングを行うと、非常に均一なスパッタリング侵食が導かれ、よって、同じように均一なスパッタ薄膜が導かれる。好ましくは、モノリス型スパッタリングターゲット集成体の形成に使用される材料は、少なくとも部分的に再結晶化せしめられ、より好ましくは少なくとも約８０％が再結晶化せしめられ、よりさらに好ましくは少なくとも約９８％が再結晶化せしめられ、最も好ましくは完全に再結晶化せしめられる。
【００２１】
粒径に関して、上記したように、モノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成する材料において任意の粒径を存在させることができる。好ましくは、モノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成する材料は、約３５０μｍもしくはそれ以下の平均粒径を有している。許容し得る平均粒径のその他の範囲は、以下に記載するものに限定されるわけではないけれども、平均粒径において約１０μｍもしくはそれ以下から約３００μｍもしくはそれ以上、平均粒径において約１０μｍ〜約１００μｍ、平均粒径において約５０μｍもしくはそれ以下、平均粒径において約２５μｍもしくはそれ以下、その他を包含する。さらに、モノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成する際に存在させる材料は、任意の最大粒径、例えば３５０μｍもしくはそれ以下の最大粒径を有することができる。その他の適当な最大粒径は、以下に記載するものに限定されるわけではないけれども、３００μｍもしくはそれ以下、１００μｍもしくはそれ以下、５０μｍもしくはそれ以下、あるいは２５μｍもしくはそれ以下を包含する。ここで理解されなければならないこととして、最大粒径は、モノリス型スパッタリングターゲット集成体材料において検知することのできる最大の平均粒径を指しており、したがって、モノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成する材料中に存在する検知可能な粒径の総合的平均値を指す平均粒径とはまったく異なっている。
【００２２】
モノリス型スパッタリングターゲット集成体の形状に関して、モノリス型スパッタリングターゲット集成体は、ターゲットブランクが裏打ちプレート上に接合されているような任意の常用のスパッタリングターゲット集成体と全体的に同じ形状を有することができる。このようなスパッタリングターゲット集成体の上記のようなデザイン及び（又は）説明の例は、例えば、下記のような米国特許刊行物に見い出されるデザイン及び説明を包含することができる：４，１９８，２８３；５，４５６，８１５；５，３９２，９８１；５，２６２，０３０；５，４８７，８２３；５，６６７，６６５；５，６３０，９１８；５，７５３，０９０；５，７７２，８６０；６，０８５，９６６；６，２１０，６３４；６，２３５，１７０；６，２６１，９８４；６，２７４，０１５；６，２９９，７４０；６，３１９，３６８；６，３３４，９３８；６，３９５，１４６；６，４０２，９１２；６，４０９，９６５；６，４１７，１０５；６，４１９，８０６。なお、これらの特許刊行物はすべて、それらの番号を参照することでその全文をこの明細書に記載し、この出願の一部を構成したものとする。当然のことではああるが、本発明の場合、商業的に入手可能な形状及びサイズを備えたターゲット及びその集成体を使用することができる。
【００２３】
本発明の任意の態様において、モノリス型スパッタリングターゲット集成体はフランジ部を有することができる。その際、スパッタリングあるいは侵食の間じゅう、スパッタリングターゲット集成体の全体を適所に接続もしくは保持するためにフランジの一部（例えば、ターゲットブランク部の周囲）を使用する。フランジ部は、モノリス型スパッタリングターゲット集成体の残りの部分とは異なる性質を有することができる。例えば、異なる耐力／剛性を有することができる。先に示したように、スパッタリングプロセスの間にスパッタリングターゲット集成体の全体を適所に保持するためにフランジ部は使用されるので、上記のような点は非常に有利であると言うことができる。そのために、フランジ部をより剛性の大きな材料から製造することができ、かつ／またより大きな耐力を有することができるとすると、この点は非常に有利なこととなる。したがって、モノリス型スパッタリングターゲット集成体のフランジ部は、完全に再結晶化されていなくてもよく、その場合、モノリス型スパッタリングターゲット集成体の残りの部分が完全に再結晶化されているか、さもなければ少なくとも部分的に再結晶化されている。また、フランジ部は、モノリス型スパッタリングターゲット集成体で概して所望とされているいろいろな利点に基づいて異なる純度、テクスチャ及び（又は）粒径を有することができる。
【００２４】
任意であるけれども、本発明のモノリス型スパッタリングターゲット集成体は、そのターゲット集成体の底面側においてヒートシンク（放熱）形状を有することができる。このヒートシンク構造があると、スパッタリングプロセスの間のターゲットの冷却を改善するための改良されたメカニズムが提供される。ヒートシンク形状をもたらすための１つの方法としては、例えば図２に示すように、ターゲット集成体の底面側にスロット（細溝）あるいは格子を形成する方法がある。一般的には、スロットは、全体としてのターゲット集成体のフランジ部から外れて存在するか、さもなければターゲット集成体のスパッタリングターゲットブランクの表面の直下に位置している。別法によれば、ターゲット集成体の裏側にヒートシンクを付設するための領域を提供するため、フランジ部から外れて、かつスパッタリングターゲットブランクの表面の直下にシート又は凹部を形成することができる。ヒートシンクは、任意の材料、例えば銅、アルミニウム、その合金、その他から形成することができる。この任意のヒートシンクは、任意の手段、例えば締結器具、例えばネジ、クランプ等、機械的手段、例えば裏打ちプレートに対する締りばめ又はネジきり、接合媒体、例えばはんだ、ロウ付け又は拡散接合、あるいは結合方法、例えば電子ビーム（ＥＢ）溶接、慣性溶接、摩擦攪拌溶接、その他を使用することによって取り付けることができる。シート又は凹部は、任意の深さであることができ、例えば、約０．０５インチの深さから約０．５インチもしくはそれ以上までである。この任意のシートは、典型的には、例えば図１に示したようなモノリス型スパッタリングターゲット集成体の一部を構成する実際のスパッタリングターゲットブランクの表面の全体的な寸法と同じ寸法を有することができる。別法によれば、このシートは、より小さな形状を有することができる。
【００２５】
モノリス型スパッタリングターゲット集成体は、いろいろな方法を使用して形成することができる。例えば、十分な厚さをもったプレート又はビレットを使用してモノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成することができる。典型的には、プレート又はビレットの厚さは、全体的なターゲット集成体の最大厚さと同じであるかもしくはそれよりも大きな厚さである。次いで、任意の純度をもったこのプレート又はビレットを適宜に加工もしくは変形させて、例えば国際公開第ＷО００／３１３１０号パンフレットに示されるように所望のテクスチャ及び（又は）粒径を付与することができる。次いで、標準的な技法、例えば、以下に示すものに限定されるわけではないけれども、常用の機械加工、研磨、放電機械加工（ＥＤＭ）、研磨材−ジェット／ウオータージェットカット、その他を使用して、上述のプレート又はビレットからターゲット集成体のフランジ部及び全体的な直径をもったターゲット集成体を切り出すことができる。フランジ部は、任意であるけれども、フランジ部の性質を変化させるために加工もしくは変形させることができる。例えば、フランジ部を冷間加工すると、改良された耐力及びより大きな剛性を導くことができる。例えば、平面的な円板状のスパッタリングターゲットブランクをその中央を中心にして回転させることができ、ローラ又はハンマーの間を通過させることによって円周領域の厚さを減少させることができる。さらに、この時点ではフランジ部を再結晶化させるに及ばない。フランジ部とターゲットブランク部の間の耐力の差は、１０％〜１００％あるいはそれ以上であることができる。
【００２６】
その後、常用の技法、例えば機械加工、研磨及び表面コンディショニングを使用してモノリス型スパッタリングターゲット集成体を引き続き加工することができる。本発明の別の態様によると、独立の裏打ちプレートと独立のスパッタリングターゲットブランクとを使用してスパッタリングターゲット集成体を作製することができる。この態様の場合、裏打ちプレート部を先に記載した金属のいずれか、好ましくはバルブ金属、コバルト、タングステン又はチタンあるいはその合金から形成し、かつスパッタリングターゲットのブランク部を任意の被スパッタリング金属から形成する。この態様において、裏打ちプレートとスパッタリングターゲットブランクを同一の材料から製造することが好ましい。裏打ちプレートとスパッタリングターゲットブランクをどちらもタンタルから形成するか、さもなければどちらもニオブから形成するか、さもなければどちらもチタンから形成するか、さもなければどちらもコバルトから形成するか、さもなければどちらもそれらの合金から形成することが、さらに好ましい。このような態様において、標準的な技法、例えば、以下に示すものに限定されるわけではないけれども、締結器具、例えばネジ、クランプ等、機械的手段、例えば裏打ちプレートに対する締りばめ又はネジきり、接合媒体、例えばはんだ、ロウ付け又は拡散接合、あるいは結合方法、例えば電子ビーム（ＥＢ）溶接、慣性溶接、摩擦攪拌溶接、その他を使用して、裏打ちプレートをスパッタリングターゲットブランクに接合させるか、さもなければその逆を実施することができる。この態様では、モノリス型スパッタリングターゲット集成体に関して上記した材料を同じように使用することができ、また、任意の態様、例えばヒートシンクの形状などもまたこの態様において同じように任意の態様として使用することができる。
【００２７】
さらに加えて、モノリス型ターゲット集成体のフランジ部、あるいはターゲット集成体のフランジ部及び裏打ちプレート部は、スパッタリングターゲットとは異なる純度、テクスチャ及び（又は）粒子構造を有する材料から作製することができる。例えば、スパッタリングターゲットよりも低い値段及び（又は）異なる化学純度を有する金属粉体（粉末や金）からフランジ又は裏打ちプレート及びフランジ部品を作製することができる。金属粉体は、常用の粉末や金技術、例えば熱間静水圧プレス成形（ＨＩＰ）、プレス成形、焼結等を使用して凝結させることができる。粉体凝結プロセスを使用すると、フランジ又は裏打ちプレート及びフランジ部品を作製することができ、次いで上記したような手段を使用してこれらの部品をスパッタリングターゲットに付設することができる。金属粉体を凝結させて上記したようにしてフランジ又は裏打ちプレート及びフランジを形成することがさらに好ましく、しかし、その一方で、接合媒体の存在を伴うかもしくは伴わないで、スパッタリングターゲットのブランク部と接触させる。例えば、粉体とスパッタリングターゲットを一緒にＨＩＰ処理すると、フランジ又は裏打ちプレート及びフランジに粉体を凝結させるためにＨＩＰプロセスを使用するとともに、フランジ又は裏打ちプレート及びフランジをスパッタリングターゲットのブランク部に同時に接合することができる。
【００２８】
本発明の１態様において、本発明のスパッタリングターゲット集成体を使用すると、組立て加工業者が本発明のスパッタリングターゲット集成体を使用することができ、そしてスパッタリングの完了後、使用済みのスパッタリングターゲット集成体が形成される。次いで、この使用済みのスパッタリングターゲット集成体をリサイクルに供して、その使用済みのスパッタリングターゲット集成体中の材料を回収することができる。リサイクルは、いろいろな方法で達成することができる。例えば、使用済みのスパッタリングターゲット集成体を溶融させ、さらに加工して新品のスパッタリングターゲット集成体を成形するかもしくはその他の用途のためのインゴットに成形することができる。さらに、使用済みのスパッタリングターゲットを粉末の状態に変えることができる。別法によれば、使用済みのターゲットブランク部のキャビティにスパッタリングに供されたものと同じタイプの材料を充填することによって使用済みのスパッタリングターゲット集成体をリサイクルすることができる。また、使用済みのスパッタリングターゲット集成体を再堆積プロセスに供することもできる。再堆積プロセスでは、例えばフレーム溶射、プラズマジェット又はオスプレイ(Osprey)プロセスによって使用済みのターゲットに新しい材料を再堆積させることができる。
【００２９】
本発明は、さらに、本発明のスパッタリングターゲット集成体を組立て加工業者に提供して、その業者にスパッタリングターゲット集成体をスパッタリングに使用させ、使用済みのモノリス型スパッタリングターゲット集成体を形成させることを含む営業行為を実施する方法を包含する。次いで、スパッタリングで消費されたターゲット材料の量を決定することができ、その後、実際に消費されたターゲット材料の料金を組立て加工業者あるいは顧客あるいは料金支払い人に対して請求することができる。この方法は、さらに、任意の要件として、使用済みのスパッタリングターゲット集成体を提供業者あるいはリサイクルを取り扱う他のものあるいはその他の使途のために戻すことを包含することができる。営業行為の実施におけるこの部分において、組立て加工業者に請求されるものは、被スパッタリング材料の実際の量あるいはその使用、そしてこのサービスの一部である任意のその他の追加の請求額である。このことが組立て加工業者にとって有利である理由は、通常、ビジネスの面において、使用済みのターゲットはスパッタリングプロセスにおける望ましくない副産物であり、組立て加工業者にとって利益の低下を引き起こすからである。また、この方法は一次の金属製造業者にとっても有利である。なぜならば、この方法の助けを借りれば、使用済みのターゲットを再処理目的で戻すことが確実となるからである。その結果、使用済みのスパッタリングターゲットとして廃棄された量の材料の代替物を調製するために鉱石を採掘し、精錬する必要性が低減される。したがって、本発明は、例えばケース入りのビールのような飲料を購入し、次いでそのビールを消費し、そして空のボトルを後処理及び再充填のためにボトル業者あるいはビール製造業者に返却することと同等な技術ということができる。この方法は、スパッタリングの分野及び薄膜製造の分野において非常にユニークなアプローチであり、組立て加工業者やターゲット及びターゲット集成体の提供業者に対して計り知れないほどの利点を提供することができる。
【００３０】
上述の記載から理解することができるように、本発明は、単一体型スパッタリングターゲット集成体、すなわちモノリス型スパッタリングターゲット集成体において重大な剥がれの発生を回避することができるので、常用のスパッタリングターゲット集成体の欠点の多くを克服することができる。さらに加えて、スパッタリングプロセスや得られる薄膜を汚染可能な裏打ちプレートにおける汚染の発生が回避され、プラズマ又はフレーム溶射によって達成されていた裏打ちプレート上におけるコーティングの形成が不必要となる。また、例えばはんだのような物質を使用してターゲットブランクに裏打ちプレートを接合するために使用される裏打ちプレート材料の汚染の問題が回避される。また、かかる材料を回避できるということは、高純度の材料を使用する場合において非常に有意である。なぜならば、スパッタリングプロセスかもしくは使用済みのターゲットを再生し、高純度のスパッタリングターゲット材料に変換するプロセスで、たとえ微量の汚染物質が存在していたとしても、それらの物質が高純度のスパッタリング材料に対して深刻な影響を及ばし得るからである。
【００３１】
また、裏打ちプレートを使用する場合に、スパッタリングプロセスで形成される生成物に対する汚染の危険性も存在している。より詳細に説明すると、常用の裏打ちプレートを使用した通常のターゲット集成体を使用してスパッタリングプロセスを実施する間に溶け落ち(burn-through)が発生する場合、その裏打ちプレートの溶け落ちに原因して直ちに汚染が発生可能である。本発明の場合には、溶け落ちに由来して汚染の危険性が存在していない。本発明によるブランクのターゲット寿命の最終期においては、典型的には溶け落ちが導かれるところを、スパッタリングシステム内において真空のロスが発生するので、プロセスの即刻の中断が導かれる。汚染が発生することはない。したがって、本発明を使用した場合、欠点の多くが克服されることとなる。
【００３２】
本発明のターゲットは、スパッタリング及び薄膜形成に由来する利点が得られるあらゆる分野において、例えば、半導体、光学、オプトエレクトロニクス、耐食性、保護膜、超電導体、そしてそのデバイス又は部品の分野において使用することができる。
【００３３】
本発明のその他の態様は、当業者であるならば、本願明細書の記載を考察し、かつ本願明細書に開示された本発明を実施することで明らかとなるであろう。なお、本願明細書及び実施例は一例としてのみ考察されるべきであり、本発明の真の範囲及び精神は別添の特許請求の範囲及びそれに均等なものによって示されるということが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるモノリス型スパッタリングターゲット集成体の断面図である。
【図２】本発明による別のモノリス型スパッタリングターゲット集成体の断面図である。
【図３】モノリス型スパッタリングターゲット集成体の斜視図であるが、別の形態及びサイズも可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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