(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットプレート（１４ａ、ｂ）と、このターゲットプレート（１４ａ、ｂ）の背面に結合された安定化層（１６ａ、ｂ）とを、有するターゲット（２ａ、ｂ）であって、前記安定化層（１６ａ、ｂ）が２〜１０の平均アスペクト比を有する冷間変形された構造の粉末粒子からなり、前記安定化層（１６ａ、ｂ）の少なくとも一部分において前記安定化層（１６ａ、ｂ）の組成が連続的に傾斜分布しており、前記安定化層が多層である場合には少なくとも１つの副層の組成が連続的に傾斜分布していることを特徴とするターゲット。
【請求項２】
前記ターゲットプレート（１４ａ、ｂ）が、（アルミニウム系材料、クロム系材料、チタン系材料及びセラミック）の群から選ばれた材料で作られていることを特徴とする請求項１に記載のターゲット。
【請求項３】
前記安定化層（１６ａ、ｂ）が、（銅、黄銅及び青銅を始めとする銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金並びに鋼）の群から選ばれた１つ又はそれ以上の材料で作られていることを特徴とする請求項１又は２に記載のターゲット。
【請求項４】
前記安定化層（１６ａ、ｂ）の厚さの前記ターゲットプレート（１４ａ、ｂ）の厚さに対する比率が、１／１〜１／５の間にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のターゲット。
【請求項５】
前記ターゲットプレート（１４ｂ）の背面が少なくとも１つの窪みを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のターゲット。
【請求項６】
ターゲットの製造方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする方法。
−ターゲットプレート（１４ａ、ｂ）を準備する工程。
−前記ターゲットプレート（１４ａ、ｂ）の背面に安定化層（１６ａ、ｂ）を生成させるための、高運動エネルギースプレー法により前記ターゲットプレート（１４ａ、ｂ）へ安定化材料をスプレーする工程であって、前記安定化層（１６ａ、ｂ）の少なくとも一部分において前記安定化層（１６ａ、ｂ）の組成が連続的に傾斜分布するように（前記安定化層が多層である場合には少なくとも１つの副層の組成が連続的に傾斜分布するように）、前記安定化材料の組成をスプレー中に連続的に変化させる工程。
【請求項７】
以下の工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
−接着促進のために拡散促進層を被着する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲット及びその製造方法に関する。
本発明によるターゲットは、基質材料に層を堆積するためのＰＶＤ（物理気相成長法）プロセスで使用するのに適している。本発明においては、ターゲットは、スパッタリングターゲット又はアーク陰極を意味する。
【背景技術】
【０００２】
ターゲットの１つの成分がターゲット材料であり、このターゲット材料がＰＶＤプロセス中に蒸発除去され、塗被すべき基材上に堆積される。大抵の場合、このターゲット材料は、１つ以上の支持プレートに取付けられているか又はこれと結合されている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、マグネトロンスパッタ装置用のスパッタリングターゲットを開示しており、この場合には、ターゲットは、少なくとも３つのターゲットプレートを有し、これらが１つの支持プレートと結合されている。この支持プレートは、例えば、溶接、ろう付け又は一体鋳造により、ターゲットプレートと固定されている。
【０００４】
ターゲット材料を、例えばろう付けのような従来の方法に代えて、対応する支持プレートに、スプレー法で被着することも知られている。特許文献２の開示によれば、粉末状のターゲット材料が支持プレート又は支持パイプ上に直接被着され、その結果、４４μｍ未満の均一な粒径を有するターゲットを１工程で製造することができる。
【０００５】
ターゲット材料をスプレーするための同様な方法が特許文献３に開示されており、この場合には、例えば、アルミニウム又は銅から成る粉末状のターゲット材料が、銅又はケイ素から成る支持プレート上にスプレーされる。
【０００６】
同様に特許文献４は、特に高融点金属用のこのようなスプレー法を用いた、スパッタリングターゲット又はＸ線陽極を、再処理又は製造するための方法を開示している。この場合には、ニオブ、タンタル、タングステン、モリブデン、チタン、ジルコニウム又はこれらの混合物若しくは合金から成る粉末が使用される。
【０００７】
粉末状の金属材料が溶融されることなく基材に堆積されるこの種のスプレー法は、例えば特許文献５にも記載されている。このような方法は、多くの技術分野で使用されている種々の部品に対しても広範に、例えば、コールドガススプレーにより被着される、耐腐食性を強く要求されるコンポーネントの耐腐食性層にも、利用される。これは、例えば、特許文献６に開示されている。開示されたこの保護層は、０．０５〜１０ｍｍの好適な厚さを有している。この場合、特に重要なのは、堆積された層が高純度であり、かつ、酸素及び水素の含有量が低いことである。
【０００８】
しかし、このスプレー法は、脆いターゲット材料に対しては、適しておらず、この種の材料から成るターゲットプレートは、通常は、他の方法、例えば、粉末の圧縮及び焼結により又は溶融冶金的方法、によって、作られる。特に、脆いターゲット材料に対しては、支持プレート用の適切な材料及びターゲットプレートを支持プレートに結合する方法を見つけることが困難であることが多い。即ち、安定なターゲットの製造は困難であり、しばしば、複雑で高コストである。
【０００９】
通常、粉末の圧縮及び焼結又は溶融冶金的方法等の他の方法で遥かに大量に作られる従来のターゲット材料の場合にも、適切な支持プレートの供給及びこの支持プレートのターゲットプレートへの結合には、しばしば、困難が伴う。即ち、例えば、ろう付けによる結合は、ろう材の融点未満の使用温度までしか安定でなく、これにより最悪の場合には、ＰＶＤプロセス中にターゲットプレートの脱落が起こりかねない。ターゲットプレート及び支持プレートの熱膨張係数の差も、重大な問題、例えば応力の発生、を引き起こす。
【００１０】
支持プレートへのターゲットプレートの結合は、通常は多くの工程で行なわれるので、安定なターゲットの製造は、製造技術の観点からも複雑で高コストである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０９２０２７Ａ１号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０２７１７７９Ａ１号明細書
【特許文献３】国際公開第２００８／８１５８５Ａ１号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２００６／１１７１４５号パンフレット
【特許文献５】欧州特許出願公開第１６６６６３６Ａ１号明細書
【特許文献６】国際公開第２００８／５７７１０Ａ２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明の課題は、簡単に製造が可能で安定なターゲット及び安定なターゲットの簡単な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、請求項１及び７の特徴により解決される。
【００１４】
有利な実施形態は従属請求項の対象である。
【００１５】
請求項１によれば、ターゲット材料から成るターゲットプレートと安定化層とを有するターゲットであって、この安定化層がターゲットプレートの背面と結合されているターゲットが提供される。即ち、このターゲットにおいては、ターゲットプレートと安定化層とが１つのユニット、即ち、ターゲットを形成している。このターゲット又はターゲットプレートは、必要に応じて又は装置に応じて、任意の（平面的な）形状、例えば円形又は四角形、を有していてよい。ターゲットプレート又はターゲットの前面とは、ＰＶＤプロセスでの使用時に、ターゲット材料がそこから蒸発除去される面であり、即ち、ターゲットが装置内で使用されるときに塗被すべき基材に対向している面である。ターゲットプレートの背面は、ターゲットの使用時に塗被すべき基材とは反対側の面である。安定化層は、安定化材料の高運動エネルギースプレー法によりターゲットプレートに被着され又はその上に生成されている。即ち、安定化層は、この種のスプレー操作により、ターゲットプレート上に徐々に構成され、その結果、このスプレー操作により、完全無欠な安定化層が作られている。このような安定化層は、ターゲットプレートの背面でなく、少なくとも部分的に、側面又は周囲面にも被着することができる。
【００１６】
高運動エネルギースプレー法は、粉末状の成膜材料を非常に高速で基材に衝突させる方法である。このために、プロセスガス（例えば、窒素、空気、貴ガス、水蒸気）が、ノズル（通常、例えばラバールノズルのようなコンバージェント・ダイバージェントノズル）内での膨張により、加速されて非常に高速になり、次いで、粉末粒子がこのガスジェット内に注入される。或いは、粉末粒子がプロセスガスと一緒に加速される。これらの粒子は、加速されて非常な高速になるので、基材への衝突時に、緻密で、強固に付着する層を形成する。本発明に適した高運動エネルギースプレー法は、例えば、コールドガススプレー法又は水蒸気コーティング法である。
【００１７】
高運動エネルギースプレー法で被着された安定化層は、使用された方法に直接的に起因する微細構造を有する。即ち、これらの粉末粒子は、基材への衝突時に冷間変形され、こうして生じた、緻密で強固に付着する層は、元の粉末粒子が引き伸ばされた変形された微細構造を示す。高運動エネルギースプレー法で被着された安定化層は、典型的には、２より大きい、通常は２〜１０の、平均アスペクト比を有する。安定化層（元の粉末粒子）の粒径及びこのアスペクト比のいずれも、金属組織学的な研磨断面での線分切断法（Ｌｉｎｉｅｎｓｃｈｎｉｔｔｖｅｒｆａｈｒｅｎ）により簡単に求めることができる。この場合、アスペクト比を決定するために使用される長軸は、スプレーされた層の表面に平行であり、短軸はそれに垂直である。
【００１８】
スプレー操作の時間に応じて、厚さが数ｍｍ又は数ｃｍまでの安定な層がターゲットプレートに被着される。特に、このスプレー操作は、ターゲット材料又は安定化材料の融点よりも低い、低温で行なわれる。即ち、安定化層のスプレー被着中にターゲットプレートは変形しないか、殆ど変形しない。しかし、このスプレー被着により、ターゲットプレートに応力が持ち込まれ又はスプレー操作の後でも応力が安定化層内に残ることがある。
【００１９】
安定化層は、機能性バッキングプレート又は補強要素として機能し、ターゲットプレートの剛性（弾性率）向上又は補強に役立つ。即ち、安定化層を被着することにより、ターゲットプレート又はターゲットの強度及び剛性が向上するので、ＰＶＤ装置内で使用する時にこのターゲットは変形しないか、殆ど変形しない。このようなＰＶＤ装置では、使用されるターゲットは、通常、ターゲットの背面側に配置された柔軟な（変形されうる）冷却プレートにより冷却される。この冷却プレートによりターゲットに圧力が掛かり、これが次にターゲットの変形を引き起こし又はターゲットの強度が小さすぎる場合には、破断を起こすことがある。この作用は、成膜プロセス中にターゲットの厚さが融蝕により減少することによって、更に強くなる。その結果、ターゲットの変形及び／又は破断が起こりやすくなる。強度又は剛性がより向上した安定化層を被着することによって、このような破壊事例を大幅に避けることができる。
【００２０】
このようなターゲットをＰＶＤ装置で使用する場合に、１０Ｗ／ｃｍ２を超える高い出力密度の注入に起因する高温及び／又は大きな温度勾配がしばしば現れる。こうして生じた温度又は温度勾配は、このターゲット（又は複数のターゲット）から冷却プレートに排出する必要があり、冷却プレートに大きな熱交換負荷を課す。本発明の実施形態では、安定化層がヒートシンクとして機能する。即ち、ＰＶＤプロセス中に基材に面するターゲット面（前面）に発生する熱は、ターゲットプレートよりも高い熱伝導度を有する安定化材料を被着スプレーすることによって、ターゲットを介してより良好に排出することができる。
【００２１】
即ち、高運動エネルギースプレー法で被着された安定化層は、以下に述べる効果の少なくとも１つにより、本発明によるターゲットの寿命及び機能にプラスの影響を及ぼす。
−強度の向上
−剛性の向上
−熱伝導度の向上
【００２２】
更に、安定化層を被着することにより、切削加工しにくいターゲット材料の場合に、成膜装置内でのターゲットの固定のための仕様に沿ってターゲット背面を機械加工することが容易になる。
【００２３】
スプレー操作により、一つには、ターゲットプレートと安定化層との間の非常に安定な結合が得られ、二つには、非常に高密度の安定化層を得ることができる。本発明による方法によって、密度が９８％より大きい安定化層を作ることができる。被着された安定化層の相対密度は、浮力法で密度測定を行なうことによって簡単に求めることができる。
【００２４】
スプレー操作により、安定化層中のＨ、Ｎ、Ｏ元素の含有量が、（原粉末中の含有量に比べて）増加若しくは変化したり又は著しく増加若しくは変化したりすることはない。これらの元素の含有量は、化学分析により求めることができる。
【００２５】
本発明による方法は、使用されるターゲットプレートと安定化層に使用される材料との結合が、技術的に制約された製造方法又は技術的な諸制約要件のため、困難な場合に、特に好適である。このことは、ターゲットプレートを構成する材料と安定化層を構成する材料との間で、融点又は変形性が大きく異なる場合に、特に当てはまる。
【００２６】
本発明による方法は、アルミニウム系材料、クロム系材料、チタン系材料又はセラミックから成るターゲットプレートに、特に適している。
【００２７】
ここで、アルミニウム系材料とは、アルミニウム合金及び少なくとも５０原子％のアルミニウムを含有しているアルミニウム複合材料の双方を意味し、この場合、例えば、組成（原子％）は、ＡｌＴｉ  ７５／２５、ＡｌＴｉ  ６７／３３、ＡｌＴｉ  ５０／５０又はＡｌＣｒ  ７０／３０である。
【００２８】
ここで、クロム系材料とは、純クロム、クロム合金及び少なくとも５０原子％のクロムを含有しているクロム複合材料を意味し、この場合、例えば、組成（原子％）は、ＣｒＢ  ９０／１０、ＣｒＳｉ  ９０／１０、ＣｒＶ  ８０／２０、ＣｒＴｉ  ８０／２０又はＣｒＷ  ９５／５である。
【００２９】
ここで、チタン系材料とは、純チタン、チタン合金及び少なくとも５０原子％のチタンを含有しているチタン複合材料を意味し、この場合、例えば、組成（原子％）は、ＴｉＢ  ９０／１０、ＴｉＳｉ  ８０／２０、ＴｉＮｂ  ７０／３０、ＴｉＭｏ  ５０／５０又はＴｉＷ  ５０／５０である。
【００３０】
ここで、複合材料とは、互いに他に溶融していないか部分的にしか溶融していない多数の成分即ち元素で構成されている材料を意味する。例えば、アルミニウム粒子と包埋されたクロム粒子との圧縮混合物は、アルミニウム・クロム複合体と呼ばれる。
【００３１】
本発明によるターゲットにおいてターゲットプレートとして使用されるセラミックは、ここでは、ホウ化物、炭化物、窒化物、珪化物及び酸化物であり、例えば、ＴｉＢ２、ＷＣ、ＳｉＣ、ＴｉＮ、ＣｒＳｉ２、ＭｏＯ３である。
【００３２】
本発明によるターゲットにおいて安定化層として使用するのに適した材料は、例えば、銅、黄銅及び青銅を始めとする銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金並びに鋼である。
【００３３】
ターゲットプレートとしてのアルミニウム化合物と、安定化層としての銅又は銅合金との組合せは好適である。ターゲットプレートの安定化（弾性変形及び／又は塑性変形の低減）に加えて、銅から成る安定化層が高い熱伝導度を有し、これにより、例えば、ターゲット背面での水冷却による効果的な冷却が可能になる。スプレー被着された銅層の熱伝導度は、バルク銅の熱伝導度と同等である。
【００３４】
好適な代替形態では、鋼から成る安定化層が、クロム複合体から成るターゲットプレート上に、配置されている。鋼から成る安定化層は、より高い剛性に加えて、より高い弾性率に基づいて、より高い延性を有し、この高い延性が脆性破壊によるターゲットの破損を防ぐ。
【００３５】
これに加えて、本発明の他の形態において、上述した安定化層の上に、第一の層とは異なる剛性、降伏値又は熱伝導度を有する材料から成る１つ又はそれ以上の層を被着することができる。この追加された１つ又はそれ以上の層が同様に高運動エネルギースプレー法で被着されると、即ち、そのような形態において全部の、多層の安定化層がこの方法でターゲットプレート上にスプレーされると、特に好適である。
【００３６】
例えば、ある形態では、銅又は銅合金からなる第一の層が、鋼から成るもう１つの層で補完されている。この場合、これらの２つの材料（銅及び鋼）は、２つの異なる効果を有する。即ち、銅は優れた熱伝導性を有しているので、熱が速く排出され、その結果、ターゲット材料が熱的な過負荷を受けない。他方、鋼は銅よりも幾分大きな降伏値を有しており、また、より高い弾性係数により、ターゲット材料が装置固有の圧力に耐えられ、その結果、付加的に、ターゲットを弾性変形からも塑性変形からも保護する。例えば、幾つかの装置では、ターゲットは、冷却水の水圧により押付けられる。この場合、冷却水の圧力は、水回路を真空チャンバーから分離している柔軟な膜を介してターゲットの背面にかかる。こうして、この材料は、押付けられると同時に冷却される、即ち、機械的にも、熱的にも負荷を受ける。
【００３７】
他の好適な実施形態では、安定化層の組成が、ターゲットプレートへの距離に連れて、垂直方向に変化している。他の好適な実施形態では、安定化層の組成がターゲットプレートに対して平行方向に、即ち、例えば円板状ターゲットの場合には半径方向に、変化している。
【００３８】
例えば、安定化材料の組成がターゲットプレートへのスプレー中に変えられるので、安定化層の成分に関する傾斜分布が得られる。この場合、安定化材料を変更してもよいし、安定化材料を徐々に、例えば合金化により、変化させてもよい。このように調整された傾斜分布により、剛性、強度又は熱伝導度に関する傾斜分布を生じさせることができる。この場合、この傾斜分布は、不連続／段階的に又は連続的に分布することができるし、また、安定化層の一部のみが、又は多層の安定化層の場合には個々の副層が、傾斜分布を有するようにすることもできる。
【００３９】
斯くして、例えばある形態では、最初に純銅を安定化材料としてスプレーし、これに次々に１つ又はそれ以上の付加的な成分を添加することができ、これによって、安定化層の剛性及び強度を高めることができる。この例として、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｚｒのような合金成分を有する銅合金、例えば、ＣｕＡｌ又はＣｕＣｒＺｒがある。
【００４０】
同様にして、当然ながら、チタン及びチタン合金、例えば、チタンとバナジウムとの合金を、本発明の実施形態に使用することができる。
【００４１】
同様にして、当然ながら、アルミニウム及びアルミニウム合金、例えば、アルミニウムと珪素との合金を、本発明の実施形態に使用することができる。
【００４２】
同様にして、当然ながら、徐々に変化した組成を有する鋼を、本発明の実施形態に使用することができる。
【００４３】
本発明によるターゲットは、例えば、円形に構成することができ、例えば、５０ｍｍ〜４００ｍｍの直径及び５ｍｍ〜４０ｍｍの厚さを有することができる。代案として、本発明によるターゲットは四角形に構成することができ、その場合、ターゲットの幅は、好適には、５０ｍｍ〜２５０ｍｍ、ターゲットの長さは、好適には、２００ｍｍ〜２，０００ｍｍである。
【００４４】
ターゲット表面に対する垂直方向の比率、即ち、ターゲットプレートの厚さに対する安定化層の厚さの比は、好適には１／１と１／５の範囲内にあり、特に好適には、１／２〜１／４である。例えば、安定化層の厚さは、１ｍｍ〜１０ｍｍ、好適には２ｍｍ〜５ｍｍ、の範囲内である。例えば、ターゲットプレートの厚さは、８ｍｍであり、安定化層の厚さは４ｍｍである。
【００４５】
安定化層の少なくとも一部がターゲットプレートの縁を超えて横方向に突き出ていると、好適である。安定化層が環状のフランジを形成していると、特に好適である。即ち、スプレーされた安定化層を用いて、ターゲットを、例えばクランプ機構により覆われることなしに、簡単にＰＶＤ装置内に、取り付けることができる。代案として、安定化層とターゲットプレートとを横方向にピッタリ並べて構成することができる。
【００４６】
好適には、ターゲットプレートの背面が、少なくとも１つの窪み、例えば、１つ（又はそれ以上の）例えば螺旋形の襞（ひだ）、溝及び／又は切れ込み、を有しており、それによって、安定化層を被着する前に、多数の窪み又は突起を有する縦断面が準備される。これらの窪み（突起）により、ターゲットプレートの表面積がより大きくなるので、ターゲットプレートと安定化層との結合が、より安定し、ターゲットの剛性が高められる。このような実施形態は、安定化材料がターゲット材料とは異なる熱膨張係数を有している場合に、特に好適である。これに加えて、これらの窪み又は突起によりもたらされたターゲットプレートの背面の表面積の増大によって、熱排出が改善される。
【００４７】
好適な形態では、ターゲットが、ターゲットプレートと安定化層との間に配置された、接着促進のための拡散促進層を有している。このような接着促進層の例は、電気メッキされたニッケルである。
【００４８】
本発明によるターゲットの背面は、多くの形態において、例えば磁石収納用のらせん又は切り欠きを有している。
【００４９】
ターゲット、特に上述したようなターゲット、を製造するための、本発明による請求項７に記載の方法においては、先ずターゲットプレートが準備される。次に、その背面に、高運動エネルギースプレー法により安定化材料が被着され、その結果、ターゲットプレートの背面に安定化層が製造又は構成される。本発明による方法のために調整すべきパラメータ、例えば、プロセスガス、プロセスガス圧力、プロセス温度、ターゲットプレートからの距離、スプレー角度の選択は、最適化手順において簡単に求めることができる。本発明による方法に使用される粉末又は粉末混合物も、同様に、最適化手順において、その組成、粒径、粒子形状及び粒径分布が求められる。粒径及び粒径分布の決定は、Ｍａｌｖｅｌａｎ  Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００を用いた乾式測定により簡単に行なわれる。
【００５０】
特に好適には、安定化材料をターゲットプレートにスプレーする前に、少なくとも１つの窪みがターゲットプレートの背面に生成され又は製造される。即ち、ターゲットプレート背面が、相互に隣接する多数の窪み、例えば、丸い若しくは四角い穴又は溝、により、異形化される。
【００５１】
安定化層を被着する前に、ターゲットプレートと安定化層との結合を更に強めるために、ターゲットプレートに接着促進のための拡散促進層を被着することができる。この層は、例えばメッキ塗装することができるが、他の堆積方法、例えば、ＰＶＤ又は懸濁液コーティング（Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓｂｅｓｃｈｉｃｈｔｕｎｇ）も可能である。
【００５２】
安定化材料をスプレーした後で、所望により熱処理を行なうこともでき、ターゲットプレート及び／又は安定化層に内部応力が発生し残留していれば、この熱処理によって、除去することができる。このような随意の熱処理により、ターゲットプレートと安定化層との界面における又は多層の安定化層の場合には副層間の界面における、拡散プロセスが活性化されて、その結果、接着性が更に改善される。
【００５３】
好適には、安定化層を被着した後で、相互に結合されたターゲットプレート及び安定化層の最終加工が行なわれる。ターゲットは、例えば、旋盤、フライス及び／又は研削により、加工されて所望の仕上がり寸法を有する。このような機械加工により、例えば、本発明によるターゲットの背面に、ねじを切ることもでき、また、例えば磁石を収納するための窪みを用意することもできる。
【００５４】
上述し、また、下述するターゲット及びターゲット製造方法の実施形態の個々の特徴は、任意のやり方で互いに組み合わせることができる。
【００５５】
本発明によるターゲットの寸法例
【表１】
0006374084.tif 000002
【００５６】
本発明によるターゲットに使用可能な材料の物性データ
【表２】
0006374084.tif 000003
【００５７】
表１に記載された寸法及び表２に記載された数値の双方とも参考値と理解すべきである。当然ながら、他の寸法及び他の材料も供給可能であり、使用可能である。
【００５８】
表２の物性値は、参考値である。というのは、特に弾性限界は、微細構造、合金及び不純物の含有量並びに熱処理状態に強く影響されるからである。
【００５９】
図に基づき本発明の実施形態を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】高運動エネルギースプレー法のためのスプレー装置の一部の模式図
【図２ａ】ターゲットの２つの実施形態の側面の断面模式図
【図２ｂ】ターゲットの２つの実施形態の側面の断面模式図
【図３】銅バルク材のエッチングされた研磨断面
【図４】高運動エネルギースプレー法（コールドガススプレー）で被着された銅層のエッチングされた研磨断面
【図５】ＡｌＣｒ  ７０／３０原子％から成るターゲットプレートとスプレーされたＣｕから成る安定化層との境界部のエッチングされた研磨断面
【図６】Ｃｒから成るターゲットプレートとスプレーされた鋼から成る安定化層との境界部のエッチングされた研磨断面
【発明を実施するための形態】
【００６１】
図１は、原理説明のための、高運動エネルギースプレー法のためのスプレー装置の一部の模式図である。スプレーガンケーシング４は、プロセスガス導入管８を通って供給されたプロセスガスＴを超音速に加速するための、コンバージェント・ダイバージェントノズル１０を有している。スプレー材料Ｓ、即ち、多数の粒子が、スプレー材料導入管６を介して加速されたプロセスガス流Ｔ中に導入され、これらの粒子が、プロセスガス流Ｔによりターゲットプレート１４の背面に向けて加速される。スプレー材料ジェット流は、その背面に衝突し、ターゲットプレート１４の背面に付着して留まる。ターゲットプレート１４の前面１８は、ＰＶＤ成膜法において成膜される基材に対向する面である。
【００６２】
スプレーにより、スプレー材料Ｓから成る層がターゲットプレート１４の背面２０に形成される。図２ａ、ｂに示されているように、このスプレー操作は、安定化層１６ａ、ｂが形成されるまで実施される。このスプレーの結果、スプレー材料Ｓは、非常に強固にターゲットプレート１４ａ、ｂ又はターゲット材料に付着する。このことは、使用されたターゲットプレートが、技術的に制約された製造方法又は技術的な諸制約要件の故に、安定化層として使用された材料と結合するのが困難な場合には、特に有利である。
【００６３】
一実施形態によれば、安定化層１６ａ、ｂにおいて傾斜分布を生じさせるべく、安定化材料の組成をスプレー中に変化させる。この場合、この組成を、生成された安定化層１６ａ、ｂの強度及び剛性が高められるように変化させる。例えば、スプレーの始めには、純銅が使用され、この銅に徐々に１つ又はそれ以上の元素が添加され、その結果、強度及び剛性が向上した安定化層が得られる。代案として、安定化層全体を、銅合金又は銅複合体で均質に作ることもできる。
【００６４】
図２ａから判るように、安定化層１６ａは、ターゲットプレート１４ａを超えて横方向に突き出ており、（連続した又は中断された）フランジを形成し、このフランジを利用して、ターゲット２ａをＰＶＤ装置内で固定することができる。
【００６５】
図２ｂから判るように、代案として、ＰＶＤ装置内の固定機構の方式によっては、ターゲットプレート１４ｂと安定化層１６ｂとを、横方向にピッタリ並べて形成することができる。
【００６６】
図２ｂは、ターゲット２ｂの他の実施形態を示している。この場合には、ターゲットプレート１４ｂがその背面に多数の窪み又は突起を有しており、これらの窪み又は突起に、安定化材料が、製造時に高運動エネルギースプレー法により、スプレーされる。即ち、ターゲットプレート１４ｂの表面積が異形化により拡大され、これによって、ターゲットプレート１４ｂと安定化層１６ｂとの間の結合の安定性が向上し、更に、この幾何学形状によってターゲット２ｂの剛性が高められる。この拡大された表面積により、排熱も改善される。
【００６７】
図３は、銅バルク材のエッチングされた研磨断面を示す。これとの比較のために、図４に、高運動エネルギースプレー法（コールドガススプレー）で被着された銅層のエッチングされた研磨断面が示されている。なお、ここでは、微細構造がより明確に視認できるように、オーバーエッチングされている。使用された銅粉末の平均粒径は、４５μｍ未満であるが、他の粒径、例えば１００μｍ前後（粒径が数十μｍから約１５０μｍまで）の粒径、を有する銅粉末を使用することもできる。図４に示された銅層については、具体的には、平均粒径が３１．０μｍ、Ｄ１０値が１１．２μｍ、Ｄ５０値が２８．９μｍ、Ｄ９０値が５３．８μｍの粉末が使用された。
【００６８】
図３と図４とを比較すると、スプレー操作により、変形された微細構造を有する接合部が形成されていることが明確に判る。この例では、銅粒子が縦方法に伸展され、平均アスペクト比が２より大きくなっている。
【００６９】
例１：
図５は、ターゲットプレートとコールドガススプレーされた純銅から成る安定化層との境界部のエッチングされた研磨断面を示す。ＡｌＣｒ  ７０／３０原子％から成るターゲットプレートの接合部は、アルミニウム粒子と包埋されたクロム粒子との圧縮された混合物、即ち、アルミニウム・クロム複合体で形成されている。その上に、コールドガススプレーにより、銅から成る安定化層が被着された。このコールドガススプレーにより、２つの材料、銅とアルミニウム・クロム複合体との間の非常に安定な結合が形成される。特に、コールドガススプレーにおいて、銅がターゲットプレートに、高加速されて「撃ち込まれる」ので、これら２つの材料は、境界部で互いにかみ合っている。コールドガススプレーされた銅の安定化材料としての達成された相対密度は、図示された例では９９．３％であり、スプレー操作に起因する層内部への付加的なガス取り込みは認められなかった。銅から成る安定化層の平均粒径は、この実施例では、ターゲットの厚さ方向において４５μｍ未満であった。この安定化層は、圧力３２バール、温度５００℃で窒素を用いてライン状にスプレーされ、スプレー角は９０°、ターゲットプレートとの間隔は３０ｍｍであった。
【００７０】
例２：
図６は、クロムから成るターゲットプレートと鋼から成り水蒸気コーティング法で作られた安定化層との境界部のエッチングされた研磨断面を示す。鋼から成る層は、単独の安定化層としても、また、特に、更に高い降伏点又は剛性を有するバッキングプレートを作る必要がある場合に、銅合金又は銅から成る層への追加的な補完としても、使用することができる。この２つの材料（銅及び鋼）は、この場合、２つの異なった作用機序を有する。即ち、銅は、熱をターゲットプレートから効率的に排出し、それによって、ターゲット材料が熱的に過負荷にならないように作用し、鋼は、より高い降伏点とより高い剛性により、ターゲット材料が装置により与えられる圧力に耐え、それによって、その材料を変形又は破断から保護するように作用する。
【００７１】
図６に示された鋼から成る層は、クロムから成るターゲットプレートに直接被着された。ここで、平均粒径が６３μｍ未満の１．４４０４鋼の粉末が使用された。具体的には、図６に示された鋼層に対しては、平均粒径が５５．９μｍ、Ｄ１０値が２６．９μｍ、Ｄ５０値が５３．８μｍ、Ｄ９０値が８８．１μｍの粉末が使用された。水蒸気コーティングされた鋼の安定化材料としての達成された相対密度は、図示された例では９８％であり、スプレー操作に起因する層内部への付加的なガス取り込みは認められなかった。この鋼から成る安定化層は、多数のライン状に及び多数の連続する層状に、温度４００℃で水蒸気を用いて基材にスプレーされ、スプレー角は９０°、ターゲットプレートとの間隔は６５ｍｍであった。
【符号の説明】
【００７２】
１                  高運動エネルギースプレー法のためのスプレー装置
２ａ                ターゲット
２ｂ                ターゲット
４                  スプレーガンケーシング
６                  スプレー材料導入管
８                  プロセスガス導入管
１０                コンバージェント・ダイバージェントノズル
１２                スプレー材料＋搬送ガス管
１４                ターゲットプレート
１４ａ              ターゲットプレート
１４ｂ              ターゲットプレート
１６ａ              バッキングプレート／安定化層
１６ｂ              バッキングプレート／安定化層
１８                ターゲットプレート前面
２０                ターゲットプレート背面
Ｓ                  スプレー材料＋搬送ガス流
Ｔ                  プロセスガス流
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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