(57)【要約】      （修正有）【課題】欠損部を有するバッキングプレートを補修する方法の提供。【解決手段】欠損部２４を有する銅製のベース２２を含むバッキングプレート２０を補修する方法であって、欠損部２４の表面を研磨する工程と、前記研磨する工程後に、補修用粒子３０を欠損部２４に吹き付けて堆積させる工程と、を含み、補修用粒子３０が、銅粒子とセラミック粒子とを含むスパッタリングターゲット用バッキングプレートの補修方法。【選択図】図１Ｅ
2018109202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
欠損部を有する銅製のベースを含むバッキングプレートを補修する方法であって、
前記欠損部の表面を研磨する工程と、
前記研磨する工程後に、補修用粒子を前記欠損部に吹き付けて堆積させる工程と、を含み、
前記補修用粒子が、銅粒子とセラミック粒子とを含むバッキングプレートの補修方法。
【請求項２】
前記補修用粒子の吹き付けの際に、作動ガスのガス圧が０．３ＭＰａ以上であり、前記作動ガスのガス温度が２００℃〜７００℃である、請求項１に記載のバッキングプレートの補修方法。
【請求項３】
前記補修用粒子は、セラミック粒子を０体積％超、６０体積％以下で含有する請求項１または２に記載のバッキングプレートの補修方法。
【請求項４】
前記銅粒子の平均粒径が１０〜８０μｍであり、セラミック粉末の平均粒径が０．５〜３０μｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッキングプレートの補修方法。
【請求項５】
前記セラミック粒子が、アルミナ粒子、シリカ粒子、炭化ケイ素粒子、ジルコニア粒子およびチタニア粒子から成る群から選択される１種以上を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッキングプレートの補修方法。
【請求項６】
前記研磨する工程は、前記欠損部の表面粗さをＲｚ１．６〜５０にすることを含む請求項１〜５のいずれか１項に記載のバッキングプレートの補修方法。
【請求項７】
補修済みバッキングプレートであって、
欠損部を有する銅製のベースと、前記欠損部の内部に配置された補修部材とを含み、
前記補修部材は、セラミック粒子を含み、硬さがＨｖ７０〜１５０、平均気孔率が５％以下であることを特徴とする補修済みバッキングプレート。
【請求項８】
前記補修部材における前記セラミック粒子の含有量が０体積％超、３０体積％以下である請求項７に記載の補修済みバッキングプレート。
【請求項９】
前記セラミック粒子の平均粒径が０．５〜３０μｍである請求項７または８に記載の補修済みバッキングプレート。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の補修方法で補修された補修済みバッキングプレートまたは請求項７〜９のいずれか１項に記載の補修済みバッキングプレートと、
前記補修済みバッキングプレートに固定されたターゲット基材と、を含むスパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリングターゲットに使用されるバッキングプレートを補修する方法およびその方法により補修されたバッキングプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
図２Ａは、成膜装置で使用される一般的なスパッタリングターゲット１の断面図である。スパッタリングターゲット１は、スパッタリング膜を形成するためのターゲット基材５０と、そのターゲット基材５０の保持および冷却のためのバッキングプレート１０とを含んでいる。ターゲット基材５０は、バッキングプレート上面１０ａの所定位置に、Ｉｎ等のろう材でろう付け（ボンディング）される。バッキングプレート１０には、その内部に、スパッタリングターゲット１の使用中にターゲット基材５０を冷却する冷却水を流すための水路１８を設けたものがある。
【０００３】
スパッタリングターゲット１は、バッキングプレート１０の下面１０ｂが成膜装置の載置台９０と接するように載置台９０上に載置された後、バッキングプレート１０に形成されたボルト穴を用いて、載置台９０にボルト固定される。このとき、載置台９０とバッキングプレート下面１０ｂとの間には、成膜装置内の雰囲気ガスを密閉するために、Ｏリング等のシール材が配置される。また、バッキングプレート内に形成された水路１８と、載置台９０に形成された水路９８との接続部分にも、水漏れ防止のためにＯリング等が配置される。
【０００４】
図１Ａから分かるように、バッキングプレート１０の上面１０ａは、ターゲット基材５０の底面５０ｂより広いため、バッキングプレート上面１０ａの一部は、ターゲット基材５０の周囲に露出する。スパッタリングターゲット１を成膜装置で使用すると、バッキングプレート上面１０ａのうちターゲット基材５０の周囲には、スパッタされたターゲット基材５０が堆積（再付着）して、再付着膜４０が形成される（図２Ｂ）。
【０００５】
図２Ｂのようにターゲット基材５０が消耗したら、ターゲット基材５０をバッキングプレート１０から剥離する。そして、バッキングプレート上面１０ａに付着した再付着膜４０を機械的に除去し、さらに研摩仕上した後、新しいターゲット基材５０を固定する（図２Ｃ）。再付着膜４０を除去する際に、バッキングプレート上面１０ａに小さなへこみ（欠損部２４）が生じる。
【０００６】
図１Ａ〜図１Ｃに示すスパッタリングターゲット１では、バッキングプレート１０とターゲット基材５０とを別体で準備し、それらをろう材でボンディングしている。そのようなスパッタリングターゲットとは異なる種類のスパッタリングターゲットも知られている。
例えば特許文献１には、ターゲット背面に、コールドスプレー法によりバッキングプレートを堆積して形成したスパッタリングターゲットが開示されている。
また、特許文献２には、バッキングプレートを使用していないスパッタリングターゲットが開示されている。特許文献２のスパッタリングターゲットは、基体上に、コールドスプレー法によりターゲット層を堆積して形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２４５３７５号公報
【特許文献２】国際公開第２００８／０８１５８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
バッキングプレート上のターゲット基材５０を何度も交換すると、交換の度に再付着膜４０を除去するので、欠損部２４の深さが深くなる（図２Ｃ）。その結果、欠損部２４がバッキングプレート内の水路１８に達すれば、欠損部２４から水漏れが起こる。また、欠損部２４がバッキングプレート１０のボルト穴まで達すると、スパッタリングターゲットを成膜装置にボルト固定する際に不具合が生じるおそれがある。
【０００９】
また、成膜装置へのスパッタリングターゲットの取り付け、取り外し等の工程中に、バッキングプレートに打痕等のへこみ（欠損部）ができる場合がある。Ｏリングなどのシール材が接触する封止面に欠損部ができてしまうと、冷却水の水漏れ、または成膜装置内の雰囲気ガスの漏れが生じるおそれがある。
【００１０】
水漏れまたは雰囲気ガスの漏れが生じるおそれのあるバッキングプレートを使用すると、成膜装置の故障、またはスパッタリング膜の品質劣化など、重大な問題を引き起こすおそれがある。そのため、そのようなバッキングプレートは廃棄されることになる。
バッキングプレートは非常に高価であるため、欠損部を修復して再利用することが望まれている。しかしながら、そのような欠損部を補修する技術は確立されていない。
そこで、本発明は、欠損部を有するバッキングプレートを補修する方法、再利用可能な補修済みバッキングプレートおよび補修済みバッキングプレートを用いたスパッタリングターゲット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】
【００１１】
本発明の態様１は、
欠損部を有する銅製のベースを含むバッキングプレートを補修する方法であって、
前記欠損部の表面を研磨する工程と、
前記研磨する工程後に、補修用粒子を前記欠損部に吹き付けて堆積させる工程と、を含み、
前記補修用粒子が、銅粒子とセラミック粒子とを含むバッキングプレートの補修方法である。
【００１２】
本発明の態様２は、
前記補修用粒子の吹き付けの際に、作動ガスのガス圧が０．３ＭＰａ以上であり、前記作動ガスのガス温度が２００℃〜７００℃である、態様１に記載のバッキングプレートの補修方法である。
【００１３】
本発明の態様３は、
前記補修用粒子は、セラミック粒子を０体積％超、６０体積％以下で含有する態様１または２に記載のバッキングプレートの補修方法である。
【００１４】
本発明の態様４は、
前記銅粒子の平均粒径が１０〜８０μｍであり、セラミック粉末の平均粒径が０．５〜３０μｍである態様１〜３のいずれか１つに記載のバッキングプレートの補修方法である。
【００１５】
本発明の態様５は、
前記セラミック粒子が、アルミナ（酸化アルミニウム）粒子、シリカ（酸化ケイ素）粒子、炭化ケイ素粒子、ジルコニア（酸化ジルコニウム）粒子およびチタニア（酸化チタン）粒子から成る群から選択される１種以上を含む、態様１〜４のいずれか１つに記載のバッキングプレートの補修方法である。
【００１６】
本発明の態様６は、
前記研磨する工程は、前記欠損部の表面粗さをＲｚ１．６〜５０にすることを含む態様１〜５のいずれか１つに記載のバッキングプレートの補修方法である。
【００１７】
本発明の態様７は、
補修済みバッキングプレートであって、
欠損部を有する銅製のベースと、前記欠損部の内部に配置された補修部材とを含み、
前記補修部材は、セラミック粒子を含み、硬さがＨｖ７０〜１５０、平均気孔率が５％以下であることを特徴とするバッキングプレートである。
【００１８】
本発明の態様８は、
前記補修部材における前記セラミック粒子の含有量が０体積％超、３０体積％以下である態様７に記載の補修済みバッキングプレートである。
【００１９】
本発明の態様９は、
前記セラミック粒子の平均粒径が０．５〜３０μｍである態様７または８に記載の補修済みバッキングプレートである。
【００２０】
本発明の態様１０は、
態様１〜６のいずれか１つに記載の補修方法で補修された補修済みバッキングプレートまたは態様７〜９のいずれか１つに記載の補修済みバッキングプレートと、
前記補修済みバッキングプレートに固定されたターゲット基材と、を含むスパッタリングターゲットである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の補修方法によれば、摩耗等により利用できなくなったバッキングプレートを再利用可能な状態に補修することができる。
本発明の補修済みバッキングプレートでは、補修部材がバッキングプレートのベースに強固に固定され、かつ補修部材の強度が十分に高いため、バッキングプレートとして再利用することができる。
本発明のスパッタリングターゲットは、補修済みバッキングプレートを用いることにより、スパッタリングターゲットのコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】図１Ａは、バッキングプレートのベースの欠損部を補修する方法を説明するための概略断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、バッキングプレートのベースの欠損部を補修する方法を説明するための概略断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、バッキングプレートのベースの欠損部を補修する方法を説明するための概略断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、バッキングプレートのベースの欠損部を補修する方法を説明するための概略断面図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、バッキングプレートのベースの欠損部を補修する方法を説明するための概略断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、スパッタリングターゲットを説明するための概略断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、使用済みスパッタリングターゲットを説明するための概略断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、再利用したバッキングプレートを含むスパッタリングターゲットを説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、バッキングプレートに含まれる銅製のベースに、打痕または摩耗等によってへこみ（欠損部）が生じたとき、その欠損部を補修する方法である。本発明の補修方法では、補修用粒子を融点以下の温度で吹き付ける、いわゆるコールドスプレー法により、欠損部に補修用粒子を堆積させる。コールドスプレー法では、ベースを加熱しないため、熱膨張に伴うベースの変形（例えばベースの反り等）を回避することができる。また、補修用粒子が、銅粒子のみならず、銅より硬いセラミック粒子を含むことにより、セラミック粒子が欠損部の表面に刺さってアンカーとして機能し得る。また、セラミック粒子は、欠損部の表面に生じた銅酸化膜を除去することができる。そのため、補修用粒子を欠損部に吹き付けて堆積させたときに、その堆積物（補修部材）と欠損部表面との結合力を高めることができる。さらに、セラミック粒子は補修部材の内部に取り込まれて、補修部材の硬さを向上する。
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及び、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分または部材を示す。
【００２５】
＜実施の形態１＞
図１Ａ〜図１Ｅを参照しながら、バッキングプレートの補修方法を説明する。
【００２６】
１．ターゲット基材５０の剥離、再付着膜４０の除去
図１Ａは、使用済みのスパッタリングターゲット１の欠損部２４近傍を拡大した部分拡大断面図である。欠損部２４は、使用前のベース２２の表面２２ｘ（破線で示す）よりもへこんでいることがわかる。
バッキングプレート１０は、銅製のベース２２を含んでいる。ベース２２上には、消耗したターゲット基材５０が、ろう材５５を介して固定されている。ベース２２の表面には、ターゲット基材５０の周囲に欠損部２４が形成されており、バッキングプレート１０が再利用されたものであることがわかる。欠損部２４の表面は、再付着膜４０で覆われている。
【００２７】
バッキングプレート１０の修復前に、まず、ターゲット基材５０を剥離する。ベース２２を加熱してろう材を溶融させた状態で、ターゲット基材５０を取り除く。その後、欠損部２４の表面の再付着膜４０を、切削、研削または研磨等により機械的に除去する（図１Ｂ）。
【００２８】
２．欠損部２４の表面の研磨
再付着膜４０を除去した後、欠損部２４の表面を研磨する。ベース２２は酸化しやすい銅製であるため、欠損部２４の表面は通常は酸化膜で覆われている。後の工程において、コールドスプレー法により、補修用粒子を欠損部２４に付着させるが、欠損部２４の表面が酸化膜で覆われていると補修用粒子が付着しにくくなる。そこで、コールドスプレーの前処理として、欠損部２４の表面を研磨して、酸化膜を除去する。研磨方法としては、機械的研摩（ディスクグラインダまたはサンドペーパー等）または化学研摩を用いることができる。
欠損部２４の表面を研磨するときに、表面粗さがＲｚ１．６〜５０となるように研磨すると、アンカー効果により補修用粒子の付着性が向上するので好ましい。なお、表面粗さが粗すぎると、欠損部２４の表面と補修用粒子との界面に気孔が残留しやすくなる。
【００２９】
３．欠損部２４の補修（コールドスプレー法）
欠損部２４の表面を研磨した後、欠損部２４に補修用粒子を吹き付ける。これにより、欠損部２４に補修用粒子を堆積させて、補修部材３０を形成する。欠損部２４内に補修部材３０を堆積させるときは、図１Ｃのように、ベース２２の表面２２ａよりも盛り上がるように堆積させるのが好ましい。これにより、欠損部２４の全体を確実に補修することができる。
【００３０】
補修用粒子としては、ベース２２と同じ材質である銅（特に純度９９．９％以上の純銅）の粒子と、セラミック粒子とを含むものを使用する。セラミック粒子を含むことにより、補修部材３０と欠損部２４との密着性が高めることができる。その理由は以下の理由によるものと推測される。
補修用粒子を欠損部２４に吹き付けると、補修用粒子に含まれるセラミック粒子は欠損部２４の表面に衝突する。このとき、銅より硬度の高いセラミック粒子は、欠損部２４の表面に食い込んでアンカーとして機能すると考えられる。また、セラミック粒子により、研磨後に形成された酸化銅が剥離できると考えられる。そのため、補修用粒子に含まれる銅粒子が欠損部２４の表面に付着して補修部材３０を形成したときに、補修部材３０を欠損部２４に強固に密着させることができる。
【００３１】
また、補修用粒子が銅粒子とセラミック粒子とを含むことにより、補修部材３０は、銅粒子とセラミック粒子とを含むハイブリッドな補修部材３０となる。セラミック粒子を含むことにより、銅粒子のみから形成された補修部材よりも硬度の高い補修部材３０を形成することができる。
なお、補修用粒子は、銅粒子とセラミック粒子以外の粒子を含んでいてもよい。
【００３２】
補修用粒子に用いられる銅粒子の平均粒径は、１０〜８０μｍであるのが好ましい。平均粒径が小さすぎると、粒子の質量が小さくなり、運動エネルギーが不足して、堆積効率（堆積歩留）が下がるおそれがある。平均粒径が大きすぎると、堆積後の補修部材３０の内部に気孔が生じやすくなる。銅粒子の平均粒径が１０〜８０μｍであると、適切な堆積効率と、補修部材３０内の気孔率の低減とを両立することができる。銅粒子の平均粒径は、より好ましくは５０μｍ以下である。
銅粒子としては、アトマイズ粉、電解粉等を使用することができる。
【００３３】
補修用粒子に用いられるセラミック粒子の平均粒径は、０．５〜３０μｍであるのが好ましい。平均粒径が小さすぎると、粒子の質量が小さくなり、運動エネルギーが不足して、酸化膜除去効果およびアンカー効果が発揮されにくくなる。平均粒径が大きすぎると、運動エネルギーが大きくなりすぎて、堆積した補修部材３０に衝突したときにクラックを生じるおそれがあり、またベース２２と補修部材３０の剥離を引き起こすおそれがある。
【００３４】
補修用粒子中に、セラミック粒子を０体積％超、６０体積％以下で含有するのが好ましい。特に、５体積％以上、５０体積％以下で含有するのが好ましい。
なお、セラミック粒子の含有量が多くなると、補修部材３０の硬度が高くなりすぎて、割れが生じやすくなる傾向がある。また、アルミナ粒子の含有量が多くなると、相対的に銅粒子の含有量が少なくなる。銅粒子は、コールドスプレー法により塑性変形して、欠損部２４の表面に付着するため、銅粒子の含有量が少なくなると、補修部材３０の密着性が低下しやすくなる。つまり、セラミック粒子の含有量が多くなると、補修部材３０の密着性が低下して、欠損部２４から剥離しやすくなる。セラミック粒子の含有量が６０体積％以下であれば、適切な硬度の補修部材３０が得られ、また、補修部材３０の剥離を抑制することができる。セラミック粒子の含有量は、より好ましくは２５体積％である。
【００３５】
なお、補修部材３０中のセラミック粒子の含有量は、補修用粒子中のセラミック粒子の含有量（体積分率）のほぼ半分となる。これは、セラミック（例えばアルミナ）の比重が銅の比重が小さいため、コールドスプレーの際に高速気流で吹き飛ばされる割合が高いため、セラミック粒子の堆積歩留が銅粒子よりも低くなるためである。よって、セラミック粒子を０体積％超、６０体積％以下で含有する補修用粒子を用いて補修部材３０を形成すると、補修部材３０中のセラミック粒子の含有量は、０体積％超、約３０体積％以下になると推定される。なお、使用するセラミック粒子の種類により堆積歩留が異なるので、補修用粒子中のセラミック粒子の含有量が６０体積％以下であったとしても、補修部材３０中のセラミック粒子の含有量が３０体積％以下になるとは限らないことに留意あされたい。
【００３６】
セラミック粒子としては、アルミナ（酸化アルミニウム）粒子、シリカ（酸化ケイ素）粒子、炭化ケイ素粒子、ジルコニア（酸化ジルコニウム）粒子およびチタニア（酸化チタン）粒子などを利用することができる。
【００３７】
なお、補修用粒子に含まれる銅粒子およびセラミック粒子の平均粒径については、粒度分布測定装置で粒度分布を測定し、累積粒度分布で５０重量％になる粒径を「平均粒径」とした。粒度分布測定装置としては、例えばレーザー回折式粒度分布測定装置（たとえばマイクロトラックベル社製BlueRaytrac）が利用できる。
【００３８】
補修用粒子の吹き付けには、作動ガスを使用する。高速の作動ガスで補修用粒子を運ぶことにより、補修用粒子を欠損部２４に衝突させて堆積させる。作動ガスとしては、大気ガスまたは不活性ガス（窒素ガスおよびヘリウムガス）等を使用できる。
【００３９】
作動ガスのガス圧は０．３〜１ＭＰａとするのが好ましい。ガス圧が低すぎると補修用粒子を十分に加速できず、補修部材３０の気孔率が高くなりやすい。ガス圧が高いほど、補修部材３０の気孔率が低下して、緻密な補修部材３０を得ることができるので好まし。その一方で、ガス圧が高くなると、コールドスプレーに使用する装置および周辺機器に、高圧に耐え得る高価なものを使用する必要がある。そのため、バッキングプレートの補修費用が高くなる原因となり得る。ガス圧が０．３〜１ＭＰａであると、気孔率の低い緻密な補修部材３０を、コストを抑えて形成することができる。
【００４０】
本発明では、コールドスプレー法で補修部材３０を形成するため、作動ガスのガス温度は補修用粒子の融点より低くする。つまり、補修用粒子は、溶融していない状態で欠損部２４の表面に衝突して、そこに堆積されることになる。しかしながら、補修用粒子が常温であると堆積されにくく、緻密な補修部材３０を形成しにくい。そのため、補修用粒子をある程度加熱するのが好ましい。具体的には、補修用粒子を運ぶための作動ガスの温度を、例えば２００℃〜７００℃にすると、気孔率の低い緻密な補修部材３０を形成することができる。なお、作動ガスの温度が高いほど、補修部材３０の気孔率を低くすることができるが、温度が高すぎると、銅製のベース２２が過剰に加熱されて軟化するおそれがある。
【００４１】
４．補修部材３０の平坦化
図１Ｃに示すように、補修部材３０は、ベース２２の表面２２ａよりも盛り上がった状態に堆積されるので、その盛り上がった部分（余肉部分）を、切削、研削または研磨等の機械的除去方法により除去する（Ｄおよび図１Ｅ）。例えば、補修部材３０の余肉部分を、まずは切削によって大部分を除去し（図１Ｄ）、その後に、ベース２２の表面２２ａと面一になるように研磨する（図１Ｅ）。
【００４２】
次に、図１Ｅに示すような補修済みバッキングプレート２０における、補修部材３０の特性を説明する。
【００４３】
・補修部材３０の硬さ：Ｈｖ７０〜１５０
バッキングプレート２０は、ターゲット基材を取り替えて再利用される。再利用の際には、消耗したターゲット基材の剥離後、新しいターゲット基材のボンディング前に、バッキングプレート２０のベース２２の表面２２ａを、清浄化のために研摩する。このとき、補修部材３０の硬さがＨｖ７０〜１５０であると、補修部材３０だけが異常摩耗するのを抑制することができる。なお、硬さがＨｖ１５０を超えると、延性不足となるため補修部材３０にクラックが入りやすくなり、また、ベース２２の欠損部２４から剥離しやすくなる。
【００４４】
・補修部材３０の平均気孔率：５％以下
バッキングプレート２０は、成膜装置（スパッタリング装置）という高真空装置に装着されるものである。そのため、バッキングプレート２０が清浄であり、かつバッキングプレート２０からのガス発生がないことが重要である。補修部材３０の気孔率が高い（気孔を多く含む）と、気孔内に不純物が堆積し得るため、成膜中にその不純物が装置内に拡散するおそれがある。また、気孔内の内表面にはガスが吸着し得るため、気孔率が高いと、吸着されるガスの量が増加するおそれがある。気孔内のガスは、成膜中に装置内に放出され得る。気孔内の不純物およびガスは、スパッタリング膜の品質を劣化させる等の悪影響を及ぼす可能性がある。
補修部材３０の気孔率は５％以下と低くすることにより、補修済みバッキングプレート２０を用いても、スパッタリング膜の品質劣化を抑制することができる。
【００４５】
気孔率の測定は、補修部材３０の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察して行うことができる。具体的には、まず、補修部材３０の断面を倍率１００倍で撮影したＳＥＭ像により、５００μｍ×５００μｍの視野内に含まれる気孔の面積Ｓｐを求める。気孔の面積Ｓｐ（μｍ２）を視野の面積５００×５００（μｍ２）で割って、気孔率を求める。つまり、気孔率（％）＝Ｓｐ／（５００×５００）×１００（％）である。
ＳＥＭ像は、補修部材３０の断面の異なる５つの場所で１視野ずつ測定した。合計５視野で求めた気孔率を平均して「平均気孔率」とした。
【００４６】
・補修部材３０中のセラミック粒子の含有量：０体積％超、３０体積％以下
補修済みバッキングプレート２０において、補修部材３０は、銅およびセラミック粒子を含む。なお、補修用粒子に含まれていた銅粒子は、コールドスプレーの際に塑性変形して付着するため、粒子状態を維持していないものが多い。一方、補修用粒子に含まれていたセラミック粒子の多くは粒子状を維持した状態で、補修部材３０中に存在している。
セラミック粒子の含有量が多いほど、補修部材３０の硬度が高くなる。補修部材３０中のセラミック粒子の含有量を０体積％超、３０体積％以下とすると、適度な硬さ、例えばＨｖ７０〜１５０の補修部材３０を得ることができる。セラミック粒子の含有量は、より好ましくは２５体積％である。
【００４７】
気孔率の測定は、補修部材３０の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察して行うことができる。具体的には、まず、補修部材３０の断面を倍率１００倍で撮影したＳＥＭ像により、５００μｍ×５００μｍの視野内に含まれる気孔の面積Ｓｐを求める。気孔の面積Ｓｐ（μｍ２）を視野の面積５００×５００（μｍ２）で割って、気孔率を求める。つまり、気孔率（％）＝Ｓｐ／（５００×５００）×１００（％）である。
ＳＥＭ像は、補修部材３０の断面の異なる５つの場所で１視野ずつ測定した。合計５視野で求めた気孔率を平均して「平均気孔率」を求めた。
【００４８】
・セラミック粒子の平均粒径：０．５〜３０μｍ
セラミック粒子の平均粒径は、補修用粒子に含まれていたときの平均粒径とほぼ一致する。上述の通り、補修用粒子内に含まれるセラミック粒子の平均粒は、０．５〜３０μｍであるのが好ましい。そのため、補修部材３０中におけるセラミック粒子の平均粒径も０．５〜３０μｍであるのが好ましい。
【００４９】
なお、補修部材３０中のセラミック粒子の平均粒径は、補修部材３０の断面をＳＥＭで観察して測定することができる。具体的には、補修部材３０の断面を倍率４００倍で撮影したＳＥＭ像において、１７５μｍ×２２５μｍの視野内に含まれる全てのセラミック粒子について、各粒子の粒径を測定する。円形ではない粒子については、最大寸法を粒径とした。異なる５つの場所で１視野ずつ測定し、合計５視野で測定した粒径のデータを用いて平均粒径を求めた。
【００５０】
図１Ｅに示すような補修済みバッキングプレート２０は、欠損部２４が補修部材３０で補修されているので、欠損部２４に起因する不都合、例えば水漏れやガス漏れが起こらず、再びスパッタリングターゲットに使用することができる。
【実施例１】
【００５１】
１．テストピースの作成
欠損部を有するバッキングプレートを模した基材を２５個作成し、異なる条件で補修を行って、テストピースを作成した。
縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１０ｍｍの銅板を準備し、その上面に、エンドミル加工により深さ５ｍｍ×幅１０ｍｍ×長さ１００ｍｍのＶ型溝を形成して、基材とした。なお、Ｖ型溝の長さ方向が純銅板の１つの辺と平行になるように、Ｖ型溝を形成した。
基材のＶ型溝の内面を、ディスクグラインダまたはサンドペーパーにより、所定の表面粗さに仕上げた。各テストピースにおける表面粗さを表１に示す。
【００５２】
その後、ＯＣＰＳ社製ＤＹＭＥＴ４２３型コールドスプレー装置を使用して、Ｖ型溝の内部に補修用粒子を吹き付けた。補修用粒子は、銅粒子と、セラミック粒子としてのアルミナ粒子とを混合して調製した。表１には、各試料に使用した補修用粒子の条件として、銅粒子の種類（電解粉またはアトマイズ粉）および平均粒径と、セラミック粒子の含有量および平均粒径を示した。
コールドスプレーの条件（ガス圧とガス温度）は、表１の通りであった。
なお、表１〜表２において、下線を付した数値は、本発明の範囲または本発明の好ましい範囲から外れていることを示している。
【００５３】
【表１】
2018109202.tif 000003
【００５４】
Ｖ型溝に吹き付けた補修用粒子から補修部材を形成する。補修部材がＶ型溝の内部を埋めて、さらにテストピースの上面よりも盛り上がるまで、補修用粒子を吹き付けた。その後、補修部材の盛り上がった部分（余肉部分）をディスクグラインダおよびサンドペーパーにより除去して、補修部材の表面を平面に仕上げた。
このようにして得られた試料（実施例１〜２５と比較例１〜１０）について、以下の評価を行った。
【００５５】
・セラミック粒子の平均粒径、セラミック粒子の含有量（体積分率）、および補修部材の気孔率：
テストピースから、上面視で１辺２０ｍｍの正方形状となるように試験片を切り出した。試験片は、テストピースの上面と直交する方向（テストピースの厚さ方向）に伸びる４つの断面を有している。そのうち２つの断面は、Ｖ字溝の延在方向と平行で、かつＶ字溝を挟んで対向している。残りの２つの断面は、Ｖ字溝の延在方向と直交しており、それらの断面からは、補修部材と基材との界面を観察できる。後者の断面（つまり、補修部材および基材との界面を含む断面）を鏡面研磨してＳＥＭで観察した。４００倍で観察し、１つの試験片あたり５視野のＳＥＭ像を撮影して、セラミックの粒径、セラミックの含有量、および補修部材の気孔率を求めた。
【００５６】
・セラミックの粒径：
ＳＥＭ像中の補修部材において、１７５μｍ×２２５μｍの範囲を規定し、その範囲内にあるセラミックの粒径を測定した。各視野において、全てのセラミック粒子の水平方向（試料片の上面と平行な方向）の長さを測定し、セラミックの全粒子数で測定長さの平均値を求めた。そして５視野の各々で求めた５つの「測定長さの平均値」をさらに平均して、補修部材における「セラミックの粒径」とした。
セラミック粒径の測定結果を表２に示す。
【００５７】
・セラミックの含有量：
ＳＥＭ像中の補修部材において、１７５μｍ×２２５μｍ（３９３７５μｍ２）の範囲を規定し、その範囲内で確認できるセラミック粒の面積を求めた。セラミックの面積を当該範囲の面積（３９３７５μｍ２）で割った値に１００を掛けて、補修部材における「セラミックの含有量」とした。
セラミックの含有量の測定結果を表２に示す。
【００５８】
・補修部材の気孔率
ＳＥＭ像中の補修部材において、１７５μｍ×２２５μｍ（３９３７５μｍ２）の範囲を規定し、その範囲内で確認できる気孔の面積を求めた。気孔の面積を当該範囲の面積（３９３７５μｍ２）で割った値に１００を掛けて、「補修部材の気孔率」とした。
気孔率の測定結果を表２に示す。
【００５９】
・補修部材の硬さ測定
補修部材の気孔率の測定に使用した試験片を用いて、JIS Z2244：2009に準拠して、補修部材の硬さを測定した。補修部材（肉盛部）および基材との界面を含む断面を鏡面研磨した後、その断面中の補修部材の部分（補修部材の中央付近）に圧子を荷重１ｋｇで押圧して測定した。測定結果を表２に示す。
【００６０】
・剥離試験および割れ試験
補修部材と基材との結合力の強さと、補修部材の割れにくさを調べた。
補修部材の余肉部分をディスクグラインダで除去して、サンプルピースの上面を平面にした。平坦になった補修部材の上面を、砥粒の粒度#150、#300および#600の研摩紙で順次研摩した。研磨後の補修部材の上面（研磨面）に、先端の直径が３ｍｍの鉄鋼製ポンチを４００ｋｇｆで垂直に押し付けた。ポンチを押し付けた位置（ポンチ位置）を中心として半径２０ｍｍの範囲を肉眼で観察して、剥離および割れの有無を確認した。試験は、異なる１０箇所にポンチを押し付けて行った。なお、各ポンチ位置は、観察範囲が重ならないように、他のポンチ位置から４０ｍｍ以上離した。１０箇所の観察範囲において、１箇所以上で、補修部材が基材から剥離した場合、または補修部材に割れが生じた場合は不合格（NG）とした。１０箇所の観察範囲の全てにおいて、剥離および割れが生じなかった場合は合格（OK）として、表２に示す。
【００６１】
・堆積歩留
堆積歩留（％）は、（補修による増加重量）／（使用した補修用粒子の重量）×１００で算出した。「補修による増加重量」は、補修後の基材の重量から、補修前の基材の重量を引いて求めた。
堆積歩留の計算結果を表２に示す。
【００６２】
【表２】
2018109202.tif 000004
【００６３】
実施例１〜２５は、修復方法の条件（特に、銅粒子の平均粒径、セラミック粒子の含有量、コールドスプレーのガス圧およびガス温度）を適切に制御して修復したため、得られた補修済みバッキングプレートでは、肉盛部の硬さおよび気孔率が、本願発明の範囲を満たしていた。
【００６４】
実施例１〜２１は、特にこのましい実施例であり、本発明の修復方法における全ての好ましい条件（具体的には、銅粒子の平均粒径、セラミック粒子の含有量および平均粒径、修復部分の欠損部の表面粗さ、ならびにコールドスプレーのガス圧およびガス温度）を満たしている。そのため、実施例１〜２１で得られた肉盛部は、硬さおよび気孔率が適切であるだけでなく、剥離および割れが発生しない。よって、実施例１〜２１の修復方法によれば、優れた修復が行えることが分かった。また、実施例１〜２１では堆積歩留が４０％以上と高く、修復にかかる時間を短縮できる利点がある。
【００６５】
実施例２２〜２４で得られた肉盛部は、剥離または割れが発生した点で、実施例１〜２１よりは劣っている。しかしながら、実施例２２〜２６は、本発明で必須の特徴である肉盛部の「硬さ」および「気孔率」が本発明の範囲を満たしているため、実際の修復に利用することが可能である。実施例２２〜２４について詳述する。
【００６６】
実施例２２は、補修用粒子に含まれていたセラミック粒子の粒径が、本発明の好ましい粒径よりも大きい。そのため、形成された肉盛部内に含まれるセラミック粒子の粒径が大きくなり、剥離／割れ試験において剥離が確認された。
【００６７】
実施例２３は、欠損部の表面粗さが、本発明の好ましい表面粗さよりも小さい（つまり、表面が滑らか）ため、アンカー効果が得られず、剥離／割れ試験において剥離が確認された。
【００６８】
実施例２４は、欠損部の表面粗さが、本発明の好ましい表面粗さよりも大きい（つまり、表面が粗い）ため、欠損部と肉盛部との間に隙間が残り、剥離／割れ試験において剥離が確認された。
【００６９】
また、実施例２５は、得られた肉盛部の物性（硬さ、気孔率および剥離／割れ試験の結果）については、実施例１〜２１と同様に優れていた。しかし、補修用粒子中の銅粒子の平均粒径が小さいため、堆積歩留が４０％未満と低かった。よって、修復にかかる時間が長くなった。
【００７０】
一方、比較例１〜８は、肉盛部の硬さおよび／または気孔率が、本発明の範囲を満たさない比較例である。
比較例１は、コールドスプレーのガス温度が高いため、肉盛部の硬さが低くなった。
比較例２は補修用粒子中のセラミック粒子の含有量が多いため、肉盛部中のセラミック粒子の含有量が多くなり、肉盛部の硬さが高くなった。また、コールドスプレーのガス温度が低いため、肉盛部の気孔率が高くなった。肉盛部の硬さが硬く、かつ気孔率が大きいため、剥離／割れ試験において、割れと剥離が確認された。
【００７１】
比較例３は、補修用粒子に含まれていた銅粒子の平均粒径が大きいため、肉盛部の気孔率が大きくなった。また、気孔率が大きいため、剥離が生じた。
比較例４は、コールドスプレーのガス圧が低いため、肉盛部の気孔率が大きくなった。また、気孔率が大きいため、剥離／割れ試験において剥離が確認された。
【００７２】
比較例５は、コールドスプレーのガス温度が低いため、肉盛部の気孔率が大きくなった。また、気孔率が大きいため、剥離／割れ試験において剥離が確認された。
比較例６は、補修用粒子中にセラミック粒子を含まないため、肉盛部内にセラミック粒子が含まれず、結果として肉盛部の硬さが低くなった。また、補修用粒子中にセラミック粒子を含まないため、セラミック粒子によるアンカー効果が得られず、剥離／割れ試験において剥離が確認された。
比較例７は、補修用粒子に含まれていたセラミック粒子の含有量多いため、肉盛部内に含まれるセラミック粒子の含有量が多くなった。その結果、肉盛部の硬さが硬くなり、剥離／割れ試験において割れが確認された。
【００７３】
比較例８は補修用粒子中のセラミック粒子の含有量が多いため、肉盛部中のセラミック粒子の含有量が多くなった。そのため、肉盛部の硬さが硬くなり、剥離／割れ試験において割れが確認された。
【００７４】
なお、実施例および比較例において、肉盛部のセラミック粒子の含有量は、補修用粒子中のセラミック粒子の含有量のほぼ半分となっている。これは、セラミック（アルミナ）の比重が銅の比重が小さいため、コールドスプレーの際に高速気流で吹き飛ばされる割合が高いため、セラミック粒子の堆積歩留が銅粒子よりも低くなるためである。
【符号の説明】
【００７５】
１  スパッタリングターゲット
１０  バッキングプレート
１８  水路
２０  補修済みバッキングプレート
２２  ベース
２４  欠損部
３０  補修部材
４０  再付着膜
５０  ターゲット基材
５５  ろう材
【図１Ａ】
2018109202.tif 000005
【図１Ｂ】
2018109202.tif 000006
【図１Ｃ】
2018109202.tif 000007
【図１Ｄ】
2018109202.tif 000008
【図１Ｅ】
2018109202.tif 000009
【図２Ａ】
2018109202.tif 000010
【図２Ｂ】
2018109202.tif 000011
【図２Ｃ】
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