(57)【要約】種々の実施形態において、浸食されたスパッタリングターゲットは、ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させて、特定の領域（例えば、最も深い浸食の領域）を、他の浸食領域（例えば、より少ない浸食の領域）内にスプレー堆積させることなく、少なくとも部分的に充填することによって、部分的に修復される。部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、スパッタリング特性（例えば、スパッタリング速度）および／またはスパッタリングされる膜の特性の実質的な変化を伴わずに、部分的修復後にスパッタリングされ得る。
2016531203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料の消費を最小にしながら、浸食されたスパッタリングターゲットを修復する方法であって、前記浸食されたスパッタリングターゲットは、
（ａ）（ｉ）上面レベルと、（ｉｉ）前記上面レベルより低く陥没した表面深さを有する第１の浸食領域と、（ｉｉｉ）前記第１の浸食領域の前記表面深さよりも深い表面深さを有する第２の浸食領域とを画定する表面輪郭を有し、
（ｂ）ターゲット材料を含み、前記方法は、
前記第２の浸食領域の１つ以上の特徴を識別することと、
前記ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させて、前記第２の浸食領域を少なくとも部分的に充填することと、
前記ターゲット材料の粒子のスプレー堆積中、前記第１の浸食領域内の前記ターゲット材料の粒子の堆積を実質的に防止することであって、それにより、前記第１の浸食領域の前記表面深さは、その後、前記上面レベルより低く陥没したままである、ことと
を含む、方法。
【請求項２】
前記第２の浸食領域の前記１つ以上の特徴は、前記第２の浸食領域の前記表面深さと前記上面レベルとの差、前記第２の浸食領域内の前記浸食されたスパッタリングターゲットの前記表面輪郭の形状、または前記第２の浸食領域の前記表面深さと前記第１の浸食領域の前記表面深さとの差のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の浸食領域内の前記ターゲット材料の粒子の堆積を実質的に防止することは、前記浸食されたスパッタリングターゲットの少なくとも一部分の上にマスクを配置することを含み、前記マスクは、前記第２の浸食領域を露出させる１つ以上の開口を画定する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
（ｉ）スプレー堆積中、前記ターゲット材料の粒子は、前記マスク上に堆積され、（ｉｉ）スプレー堆積後、前記マスク上に堆積された前記ターゲット材料の前記粒子は、その後の使用のために回収される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の浸食領域内の前記ターゲット材料の粒子の堆積を実質的に防止することは、実質的にスプレーガンが前記第２の浸食領域上に配置されているときにのみ、前記ターゲット材料の粒子を前記スプレーガンからスプレーするように自動スプレー装置をプログラムすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の浸食領域内の前記ターゲット材料の粒子の堆積を実質的に防止することは、手持ち式スプレーガンが前記ターゲット材料の粒子をスプレーしているとき、実質的に第２の浸食領域においてのみ前記スプレーガンを平行移動させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
スプレー堆積後、それらの間の前記第１の浸食領域内にターゲット材料を堆積させることなく、前記スパッタリングターゲットをスパッタリングすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記スプレー堆積と前記スパッタリングとの間に、表面研削または研磨が前記スパッタリングターゲットに対して実施されない、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させることは、コールドスプレーすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ターゲット材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ターゲット材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
スプレー堆積前、前記第２の浸食領域の体積は、前記第１の浸食領域の体積よりも小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の浸食領域を少なくとも部分的に充填している少なくとも前記スプレー堆積された粒子をアニールすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記浸食されたスパッタリングターゲットは、前記ターゲット材料のターゲットプレートと、前記ターゲットプレートに固定された、前記ターゲット材料とは異なるバッキングプレート材料を含むバッキングプレートとを含み、
前記ターゲット材料の前記粒子は、前記ターゲットプレートが前記バッキングプレートに固定されている間に前記ターゲットプレート上にスプレー堆積される、
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ターゲットプレートは、結合剤で前記バッキングプレートに固定される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記結合剤の融点は、約２００℃未満である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記結合剤は、インジウムはんだを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記バッキングプレート材料は、銅、アルミニウム、または鋼のうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記ターゲット材料の前記粒子は、手持ち式スプレーガンを備えているスプレー装置を用いてスプレー堆積される、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記浸食されたスパッタリングターゲットは、第１および第２の対向する端を有する前記ターゲット材料の実質的に長方形のターゲットプレートを含み、
前記第１の浸食領域は、環を画定し、前記環の中心の少なくとも一部分の表面輪郭は、前記上面レベルに対応し、
前記第２の浸食領域は、（ｉ）前記ターゲットプレートの前記第１の端に近接した前記第１の浸食領域によって画定される前記環の第１の端部と、（ｉｉ）前記ターゲットプレートの前記第２の端に近接した前記第１の浸食領域によって画定される前記環の第２の端部とを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記ターゲット材料の前記粒子は、スプレーされた粒子のジェットによってスプレー堆積され、前記ジェットと前記第２の浸食領域内部の前記表面輪郭との間の傾斜角は、約４５°〜約９０°である、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記傾斜角は、約６０°〜約９０°である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の浸食領域は、少なくとも前記第１の浸食領域の前記表面深さまで前記ターゲット材料の前記粒子で充填される、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の浸食領域は、少なくとも前記上面レベルまで前記ターゲット材料の前記粒子で充填される、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
表面輪郭を有する浸食されたスパッタリングターゲットを部分的に修復する方法であって、前記表面輪郭は、（ｉ）上面レベルと、（ｉｉ）前記上面レベルより低く陥没した表面深さを有する第１の浸食領域と、（ｉｉｉ）前記第１の浸食領域の前記表面深さよりも深い表面深さを有する第２の浸食領域とを画定し、前記浸食されたスパッタリングターゲットは、ターゲット材料を含み、前記方法は、
前記第１の浸食領域内のスプレー堆積なしに、前記ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させて、前記第２の浸食領域を少なくとも部分的に充填することを含み、
前記第１の浸食領域の前記表面深さは、その後、前記上面レベルより低く陥没したままである、方法。
【請求項２６】
スプレー堆積後、それらの間の前記第１の浸食領域内にターゲット材料を堆積させることなく、前記スパッタリングターゲットをスパッタリングすることをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記スプレー堆積と前記スパッタリングとの間に、表面研削または研磨が前記スパッタリングターゲットに対して実施されない、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させることは、コールドスプレーすることを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記ターゲット材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記ターゲット材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
スプレー堆積前、前記第２の浸食領域の体積は、前記第１の浸食領域の体積よりも小さい、請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
前記第２の浸食領域を少なくとも部分的に充填している少なくとも前記スプレー堆積された粒子をアニールすることをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記浸食されたスパッタリングターゲットは、前記ターゲット材料のターゲットプレートと、前記ターゲットプレートに固定された、前記ターゲット材料とは異なるバッキングプレート材料を含むバッキングプレートとを含み、
前記ターゲット材料の前記粒子は、前記ターゲットプレートが前記バッキングプレートに固定されている間に前記ターゲットプレート上にスプレー堆積される、
請求項２５に記載の方法。
【請求項３４】
前記ターゲットプレートは、結合剤で前記バッキングプレートに固定される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記結合剤の融点は、約２００℃未満である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記結合剤は、インジウムはんだを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記バッキングプレート材料は、銅、アルミニウム、または鋼のうちの少なくとも１つを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記ターゲット材料の前記粒子は、手持ち式スプレーガンを備えているスプレー装置を用いてスプレー堆積される、請求項２５に記載の方法。
【請求項３９】
前記浸食されたスパッタリングターゲットは、第１および第２の対向する端を有する、前記ターゲット材料の実質的に長方形のターゲットプレートを含み、
前記第１の浸食領域は、環を画定し、前記環の中心の少なくとも一部分の表面輪郭は、前記上面レベルに対応し、
前記第２の浸食領域は、（ｉ）前記ターゲットプレートの前記第１の端に近接した前記第１の浸食領域によって画定される前記環の第１の端部と、（ｉｉ）前記ターゲットプレートの前記第２の端に近接した前記第１の浸食領域によって画定される前記環の第２の端部とを含む、
請求項２５に記載の方法。
【請求項４０】
前記ターゲット材料の前記粒子は、スプレーされた粒子のジェットによってスプレー堆積され、前記ジェットと前記第２の浸食領域内部の前記表面輪郭との間の傾斜角は、約４５°〜約９０°である、請求項２５に記載の方法。
【請求項４１】
前記傾斜角は、約６０°〜約９０°である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記第２の浸食領域は、少なくとも前記第１の浸食領域の前記表面深さまで前記ターゲット材料の前記粒子で充填される、請求項２５に記載の方法。
【請求項４３】
前記第２の浸食領域は、少なくとも前記上面レベルまで前記ターゲット材料の前記粒子で充填される、請求項２５に記載の方法。
【請求項４４】
ターゲット材料をスパッタリングする方法であって、前記方法は、
前記ターゲット材料を含むスパッタリングターゲットを、第１のスパッタリング治具内に配置することと、
前記スパッタリングターゲットからターゲット材料をスパッタリングして、前記スパッタリングターゲットの頂面より低く陥没した複数の異なる深さを画定する表面輪郭を有する浸食領域を形成することと、
前記ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させて、前記浸食領域の第１の部分のみを、前記第１の部分に近接した前記浸食領域の第２の部分内に粒子をスプレー堆積させることなく、少なくとも部分的に充填し、それによって、部分的に修復されたスパッタリングターゲットを形成することと、
前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットを、第２のスパッタリング治具内に配置することと、
前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットからターゲット材料をスパッタリングすることと
を含む、方法。
【請求項４５】
前記ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させる前に、前記浸食領域の前記第１の部分の１つ以上の特徴を識別することをさらに含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記浸食領域の前記第１の部分の前記１つ以上の特徴は、前記浸食領域の前記第１の部分の深さ、前記浸食領域の前記第１の部分内の前記表面輪郭の形状、または前記浸食領域の前記第１の部分の深さと前記浸食領域の前記第２の部分の深さとの差のうちの少なくとも１つを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させる前に、前記スパッタリングターゲットの少なくとも一部分の上にマスクを配置することをさらに含み、前記マスクは、前記浸食領域の前記第１の部分のうちの少なくともいくらかを露出させる１つ以上の開口を画定する、請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
（ｉ）スプレー堆積中、前記ターゲット材料の粒子は、前記マスク上に堆積され、（ｉｉ）スプレー堆積後、前記マスク上に堆積された前記ターゲット材料の前記粒子は、その後の使用のために回収される、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
実質的にスプレーガンが前記浸食領域の前記第１の部分上に配置されているときにのみ、前記ターゲット材料の粒子を前記スプレーガンからスプレーするように自動スプレー装置をプログラムすることをさらに含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項５０】
スプレー堆積中、手持ち式スプレーガンが前記ターゲット材料の粒子をスプレーしているとき、実質的に前記浸食領域の前記第１の部分においてのみ前記スプレーガンを平行移動させることをさらに含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項５１】
スプレー堆積前の前記スパッタリングターゲットの前記頂面より下の前記浸食領域の最大深さは、前記浸食領域の前記第１の部分内に配置されている、請求項４４に記載の方法。
【請求項５２】
前記第１および第２のスパッタリング治具は、同一のスパッタリング治具である、請求項４４に記載の方法。
【請求項５３】
前記スプレー堆積と前記第２のスパッタリング治具内への前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットの配置との間に、表面研削または研磨が前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットに対して実施されない、請求項４４に記載の方法。
【請求項５４】
前記ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させることは、コールドスプレーすることを含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項５５】
前記ターゲット材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項５６】
前記ターゲット材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項５７】
スプレー堆積前、前記浸食領域の前記第１の部分の体積は、前記浸食領域の前記第２の部分の体積よりも小さい、請求項４４に記載の方法。
【請求項５８】
少なくとも前記スプレー堆積された粒子をアニールすることをさらに含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項５９】
前記スパッタリングターゲットは、前記ターゲット材料のターゲットプレートと、前記ターゲットプレートに固定された、前記ターゲット材料とは異なるバッキングプレート材料を含むバッキングプレートとを含み、
前記ターゲット材料の前記粒子は、前記ターゲットプレートが前記バッキングプレートに固定されている間に前記ターゲットプレート上にスプレー堆積される、
請求項４４に記載の方法。
【請求項６０】
前記ターゲットプレートは、結合剤で前記バッキングプレートに固定される、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記結合剤の融点は、約２００℃未満である、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記結合剤は、インジウムはんだを含む、請求項６０に記載の方法。
【請求項６３】
前記バッキングプレート材料は、銅、アルミニウム、または鋼のうちの少なくとも１つを含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６４】
前記ターゲット材料の前記粒子は、手持ち式スプレーガンを備えているスプレー装置を用いてスプレー堆積される、請求項４４に記載の方法。
【請求項６５】
前記スパッタリングターゲットは、第１および第２の対向する端を有する前記ターゲット材料の実質的に長方形のターゲットプレートを含み、
前記浸食領域は、環を画定し、前記環の中心の少なくとも一部分の前記表面輪郭は、前記スパッタリングターゲットの前記頂面に対応し、
前記浸食領域の前記第１の部分は、（ｉ）前記ターゲットプレートの前記第１の端に近接した前記浸食領域によって画定される前記環の第１の端部と、（ｉｉ）前記ターゲットプレートの前記第２の端に近接した前記浸食領域によって画定される前記環の第２の端部とを含む、
請求項４４に記載の方法。
【請求項６６】
前記ターゲット材料の前記粒子は、スプレーされた粒子のジェットによってスプレー堆積され、前記ジェットと前記浸食領域の前記第１の部分内部の前記表面輪郭との間の傾斜角は、約４５°〜約９０°である、請求項４４に記載の方法。
【請求項６７】
前記傾斜角は、約６０°〜約９０°である、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記浸食領域の前記第１の部分は、少なくとも前記浸食領域の前記第２の部分の深さまで前記ターゲット材料の前記粒子で充填される、請求項４４に記載の方法。
【請求項６９】
前記浸食領域の前記第１の部分は、少なくとも前記スパッタリングターゲットの前記頂面まで前記ターゲット材料の前記粒子で充填される、請求項４４に記載の方法。
【請求項７０】
部分的に修復されたスパッタリングターゲットであって、
ターゲットプレートであって、前記ターゲットプレートは、（ｉ）ターゲット材料を含み、（ｉｉ）（ａ）頂面と、（ｂ）前記頂面より低く陥没した表面を有する陥没した領域とを画定する表面輪郭を有する、ターゲットプレートと、
未溶融金属粉末の層と
を含み、
前記未溶融金属粉末の層は、前記陥没した領域に隣接して前記ターゲットプレート上に配置され、前記未溶融金属粉末の層は、（ｉ）（ａ）前記ターゲットプレートの前記頂面と概ね同一平面上にあるか、または（ｂ）前記陥没した領域の前記表面の深さよりは深くない深さに、前記頂面より低く陥没した頂面を有し、前記未溶融金属粉末の層は、（ｉｉ）前記陥没した領域の前記表面よりも深い深さに配置された、前記プレートとの接触面を有する、部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項７１】
前記未溶融金属粉末の層の前記頂面は、前記ターゲットプレートの前記頂面と概ね同一平面上にある、請求項７０に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項７２】
前記未溶融金属粉末の層の前記頂面は、前記陥没した領域の前記表面の前記深さよりも浅い深さまで前記頂面より低く陥没している、請求項７０に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項７３】
前記未溶融金属粉末の層の前記頂面は、前記陥没した領域の前記表面の前記深さに実質的に等しい深さまで前記頂面より低く陥没している、請求項７０に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項７４】
スパッタリング治具をさらに含み、前記ターゲットプレートは、前記スパッタリング治具の中に配置されている、請求項７０に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項７５】
前記未溶融金属粉末の層は、前記ターゲット材料を含む、請求項７０に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項７６】
前記ターゲットプレートに固定されたバッキングプレートをさらに含む、請求項７０に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項７７】
前記バッキングプレートは、前記ターゲット材料の融点よりも低い融点を有する材料を含む、請求項７６の記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項７８】
前記バッキングプレートは、銅、アルミニウム、または鋼のうちの少なくとも１つを含む、請求項７６の記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項７９】
前記ターゲットプレートは、結合剤で前記バッキングプレートに固定される、請求項７６の記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項８０】
前記結合剤の融点は、約２００℃未満である、請求項７９に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項８１】
前記結合剤は、インジウムはんだを含む、請求項７９に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項８２】
前記ターゲットプレートは、第１の粒度および第１の結晶微細構造を有し、
前記未溶融金属粉末の層は、（ｉ）前記第１の粒度よりも微細である第２の粒度、または（ｉｉ）前記第１の結晶微細構造よりもランダムな第２の結晶微細構造のうちの少なくとも１つを有する、
請求項７０に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項８３】
前記ターゲットプレートは、初めに鋳塊冶金または粉末冶金によって形成されている、請求項８２に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項８４】
前記ターゲットプレートと前記未溶融粉末の層との間に明確な境界線をさらに含む、請求項８２に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項８５】
前記ターゲット材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項７０に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項８６】
前記ターゲット材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項７０に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項８７】
前記未溶融金属粉末の層の体積は、前記陥没した領域の体積よりも小さい、請求項７０に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項８８】
前記ターゲットプレートは、実質的に長方形であり、第１および第２の対向する端を有し、
前記陥没した領域および前記未溶融金属粉末の層は、集合的に環を画定し、前記環の中心の少なくとも一部分の前記表面輪郭は、前記ターゲットプレートの前記頂面に対応し、
前記未溶融金属粉末の層は、（ｉ）前記ターゲットプレートの前記第１の端に近接した前記環の第１の端部、および（ｉｉ）前記ターゲットプレートの前記第２の端に近接した前記環の第２の端部の内部に配置される、
請求項７０に記載の部分的に修復されたスパッタリングターゲット。
【請求項８９】
ターゲット材料をスパッタリングする方法であって、前記方法は、
スパッタリング治具内に、部分的に修復されたスパッタリングターゲットを配置することであって、前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、
ターゲットプレートであって、前記ターゲットプレートは、（ｉ）ターゲット材料を含み、（ｉｉ）（ａ）頂面と、（ｂ）前記頂面より低く陥没した表面を有する陥没した領域とを画定する表面輪郭を有する、ターゲットプレートと、
未溶融金属粉末の層と
を含み、前記未溶融金属粉末の層は、前記陥没した領域に隣接して前記ターゲットプレート上に配置され、前記未溶融金属粉末の層は、（ｉ）（ａ）前記ターゲットプレートの前記頂面と概ね同一平面上にあるか、または（ｂ）前記陥没した領域の前記表面の深さよりは深くない深さに、前記頂面より低く陥没した頂面を有し、前記未溶融金属粉末の層は、（ｉｉ）前記陥没した領域の前記表面よりも深い深さに配置された、前記プレートとの接触面を有する、ことと、
前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットからターゲット材料をスパッタリングすることと
を含む、方法。
【請求項９０】
前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、
表面輪郭を有する浸食されたスパッタリングターゲットを提供することであって、前記表面輪郭は、（ｉ）上面レベルと、（ｉｉ）前記上面レベルより低く陥没した表面深さを有する第１の浸食領域と、（ｉｉｉ）前記第１の浸食領域の前記表面深さよりも深い表面深さを有する第２の浸食領域とを画定し、前記浸食されたスパッタリングターゲットは、前記ターゲット材料を含む、ことと、
前記第１の浸食領域内のスプレー堆積なしに、前記ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させて、前記第２の浸食領域を少なくとも部分的に充填する、ことと
によって形成される、請求項８９に記載の方法。
【請求項９１】
前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、
表面輪郭を有する浸食されたスパッタリングターゲットを提供することであって、前記表面輪郭は、（ｉ）上面レベルと、（ｉｉ）前記上面レベルより低く陥没した表面深さを有する第１の浸食領域と、（ｉｉｉ）前記第１の浸食領域の前記表面深さよりも深い表面深さを有する第２の浸食領域とを画定し、前記浸食されたスパッタリングターゲットは、前記ターゲット材料を含む、ことと、
前記第２の浸食領域の１つ以上の特徴を識別することと、
前記ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させて、前記第２の浸食領域を少なくとも部分的に充填することと、
前記ターゲット材料の粒子のスプレー堆積中、前記第１の浸食領域内の前記ターゲット材料の粒子の堆積を実質的に防止することであって、それにより、前記第１の浸食領域の前記表面深さは、その後、前記上面レベルより低く陥没したままである、ことと
によって形成される、請求項８９に記載の方法。
【請求項９２】
前記未溶融金属粉末の層の前記頂面は、前記ターゲットプレートの前記頂面と概ね同一平面上にある、請求項８９に記載の方法。
【請求項９３】
前記未溶融金属粉末の層の前記頂面は、前記陥没した領域の前記表面の前記深さよりも浅い深さまで前記頂面より低く陥没している、請求項８９に記載の方法。
【請求項９４】
前記未溶融金属粉末の層の前記頂面は、前記陥没した領域の前記表面の前記深さに実質的に等しい深さまで前記頂面より低く陥没している、請求項８９に記載の方法。
【請求項９５】
前記未溶融金属粉末の層は、前記ターゲット材料を含む、請求項８９に記載の方法。
【請求項９６】
バッキングプレートは、前記ターゲットプレートに固定される、請求項８９に記載の方法。
【請求項９７】
前記バッキングプレートは、前記ターゲット材料の融点よりも低い融点を有する材料を含む、請求項９６に記載の方法。
【請求項９８】
前記バッキングプレートは、銅、アルミニウム、または鋼のうちの少なくとも１つを含む、請求項９６に記載の方法。
【請求項９９】
前記ターゲットプレートは、結合剤で前記バッキングプレートに固定される、請求項９６に記載の方法。
【請求項１００】
前記結合剤の融点は、約２００℃未満である、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０１】
前記結合剤は、インジウムはんだを含む、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０２】
前記ターゲットプレートは、第１の粒度および第１の結晶微細構造を有し、
前記未溶融金属粉末の層は、（ｉ）前記第１の粒度よりも微細である第２の粒度、または（ｉｉ）前記第１の結晶微細構造よりもランダムな第２の結晶微細構造のうちの少なくとも１つを有する、請求項８９に記載の方法。
【請求項１０３】
前記ターゲットプレートは、初めに鋳塊冶金または粉末冶金によって形成されている、請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０４】
前記ターゲットプレートと前記未溶融粉末の層との間に明確な境界線が存在する、請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０５】
前記ターゲット材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項８９に記載の方法。
【請求項１０６】
前記ターゲット材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項８９に記載の方法。
【請求項１０７】
前記未溶融金属粉末の層の体積は、前記陥没した領域の体積よりも小さい、請求項８９に記載の方法。
【請求項１０８】
前記ターゲットプレートは、実質的に長方形であり、第１および第２の対向する端を有し、
前記陥没した領域および前記未溶融金属粉末の層は、集合的に環を画定し、前記環の中心の少なくとも一部分の前記表面輪郭は、前記ターゲットプレートの前記頂面に対応し、
前記未溶融金属粉末の層は、（ｉ）前記ターゲットプレートの前記第１の端に近接した前記環の第１の端部、および（ｉｉ）前記ターゲットプレートの前記第２の端に近接した前記環の第２の端部の内部に配置される、
請求項８９に記載の方法。
【請求項１０９】
ターゲット材料をスパッタリングする方法であって、前記方法は、
スパッタリング治具内に、部分的に修復されたスパッタリングターゲットを配置することであって、部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、
表面輪郭を有する浸食されたスパッタリングターゲットを提供することであって、前記表面輪郭は、（ｉ）上面レベルと、（ｉｉ）前記上面レベルより低く陥没した表面深さを有する第１の浸食領域と、（ｉｉｉ）前記第１の浸食領域の前記表面深さよりも深い表面深さを有する第２の浸食領域とを画定し、前記浸食されたスパッタリングターゲットは、前記ターゲット材料を含む、ことと、
前記第１の浸食領域内のスプレー堆積なしに、前記ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させて、前記第２の浸食領域を少なくとも部分的に充填すること
によって形成される、ことと、
前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットからターゲット材料をスパッタリングすることと
を含む、方法。
【請求項１１０】
前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、
ターゲットプレートであって、前記ターゲットプレートは、（ｉ）前記ターゲット材料を含み、（ｉｉ）（ａ）頂面と、（ｂ）前記頂面より低く陥没した表面を有する陥没した領域とを画定する表面輪郭を有する、ターゲットプレートと、
未溶融金属粉末の層と
を含み、
前記未溶融金属粉末の層は、前記陥没した領域に隣接して前記ターゲットプレート上に配置され、前記未溶融金属粉末の層は、（ｉ）（ａ）前記ターゲットプレートの前記頂面と概ね同一平面上にあるか、または（ｂ）前記陥没した領域の前記表面の深さよりは深くない深さに、前記頂面より低く陥没した頂面を有し、前記未溶融金属粉末の層は、（ｉｉ）前記陥没した領域の前記表面よりも深い深さに配置された、前記プレートとの接触面を有する、
請求項１０９に記載の方法。
【請求項１１１】
前記未溶融金属粉末の層の前記頂面は、前記ターゲットプレートの前記頂面と概ね同一平面上にある、請求項１１０に記載の方法。
【請求項１１２】
前記未溶融金属粉末の層の前記頂面は、前記陥没した領域の前記表面の前記深さよりも浅い深さまで前記頂面より低く陥没している、請求項１１０に記載の方法。
【請求項１１３】
前記未溶融金属粉末の層の前記頂面は、前記陥没した領域の前記表面の前記深さに実質的に等しい深さまで前記頂面より低く陥没している、請求項１１０に記載の方法。
【請求項１１４】
前記ターゲットプレートは、第１の粒度および第１の結晶微細構造を有し、
前記未溶融金属粉末の層は、（ｉ）前記第１の粒度よりも微細である第２の粒度、または（ｉｉ）前記第１の結晶微細構造よりもランダムな第２の結晶微細構造のうちの少なくとも１つを有する、請求項１１０に記載の方法。
【請求項１１５】
前記ターゲットプレートは、初めに鋳塊冶金または粉末冶金によって形成されている、請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１６】
前記ターゲットプレートと前記未溶融粉末の層との間に明確な境界線が存在する、請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１７】
前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、前記ターゲット材料の下に配置されたバッキングプレートを含む、請求項１０９に記載の方法。
【請求項１１８】
前記バッキングプレートは、前記ターゲット材料の融点よりも低い融点を有する材料を含む、請求項１１７に記載の方法。
【請求項１１９】
前記バッキングプレートは、銅、アルミニウム、または鋼のうちの少なくとも１つを含む、請求項１１７に記載の方法。
【請求項１２０】
前記ターゲット材料は、結合剤で前記バッキングプレートに固定される、請求項１１７に記載の方法。
【請求項１２１】
前記結合剤の融点は、約２００℃未満である、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２２】
前記結合剤は、インジウムはんだを含む、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２３】
前記ターゲット材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項１０９に記載の方法。
【請求項１２４】
前記ターゲット材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項１０９に記載の方法。
【請求項１２５】
スプレー堆積前、前記第２の浸食領域の体積は、前記第１の浸食領域の体積よりも小さい、請求項１０９に記載の方法。
【請求項１２６】
前記浸食されたスパッタリングターゲットは、第１および第２の対向する端を有する前記ターゲット材料の実質的に長方形のターゲットプレートを含み、
前記第１の浸食領域は、環を画定し、前記環の中心の少なくとも一部分の前記表面輪郭は、前記上面レベルに対応し、
前記第２の浸食領域は、（ｉ）前記ターゲットプレートの前記第１の端に近接した前記第１の浸食領域によって画定される前記環の第１の端部と、（ｉｉ）前記ターゲットプレートの前記第２の端に近接した前記第１の浸食領域によって画定される前記環の第２の端部とを含む、
請求項１０９に記載の方法。
【請求項１２７】
前記第２の浸食領域は、少なくとも前記第１の浸食領域の前記表面深さまで前記ターゲット材料の前記粒子で充填される、請求項１０９に記載の方法。
【請求項１２８】
前記第２の浸食領域は、少なくとも前記上面レベルまで前記ターゲット材料の前記粒子で充填される、請求項１０９に記載の方法。
【請求項１２９】
ターゲット材料をスパッタリングする方法であって、前記方法は、
スパッタリング治具内に、部分的に修復されたスパッタリングターゲットを配置することであって、前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、
表面輪郭を有する浸食されたスパッタリングターゲットを提供することであって、前記表面輪郭は、（ｉ）上面レベルと、（ｉｉ）前記上面レベルより低く陥没した表面深さを有する第１の浸食領域と、（ｉｉｉ）前記第１の浸食領域の前記表面深さよりも深い表面深さを有する第２の浸食領域とを画定し、前記浸食されたスパッタリングターゲットは、前記ターゲット材料を含む、ことと、
前記第２の浸食領域の１つ以上の特徴を識別することと、
前記ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させて、前記第２の浸食領域を少なくとも部分的に充填することと、
前記ターゲット材料の粒子のスプレー堆積中、前記第１の浸食領域内の前記ターゲット材料の粒子の堆積を実質的に防止することであって、それにより、前記第１の浸食領域の前記表面深さは、その後、前記上面レベルより低く陥没したままである、ことと
によって形成される、ことと、
前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットからターゲット材料をスパッタリングすることと
を含む、方法。
【請求項１３０】
前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、
ターゲットプレートであって、前記ターゲットプレートは、（ｉ）前記ターゲット材料を含み、（ｉｉ）（ａ）頂面と、（ｂ）前記頂面より低く陥没した表面を有する陥没した領域とを画定する表面輪郭を有する、ターゲットプレートと、
未溶融金属粉末の層と
を含み、
前記未溶融金属粉末の層は、前記陥没した領域に隣接して前記ターゲットプレート上に配置され、（ｉ）（ａ）前記ターゲットプレートの前記頂面と概ね同一平面上にあるか、または（ｂ）前記陥没した領域の前記表面の深さよりは深くない深さまで前記頂面より低く陥没した頂面を有し、（ｉｉ）前記陥没した領域の前記表面よりも深い深さに配置された前記プレートとの接触面を有する、
請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３１】
前記未溶融金属粉末の層の前記頂面は、前記ターゲットプレートの前記頂面と概ね同一平面上にある、請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３２】
前記未溶融金属粉末の層の前記頂面は、前記陥没した領域の前記表面の前記深さよりも浅い深さまで前記頂面より低く陥没している、請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３３】
前記未溶融金属粉末の層の前記頂面は、前記陥没した領域の前記表面の前記深さに実質的に等しい深さまで前記頂面より低く陥没している、請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３４】
前記ターゲットプレートは、第１の粒度および第１の結晶微細構造を有し、
前記未溶融金属粉末の層は、（ｉ）前記第１の粒度よりも微細である第２の粒度、または（ｉｉ）前記第１の結晶微細構造よりもランダムな第２の結晶微細構造のうちの少なくとも１つを有する、請求項１３０に記載の方法。
【請求項１３５】
前記ターゲットプレートは、初めに鋳塊冶金または粉末冶金によって形成されている、請求項１３４に記載の方法。
【請求項１３６】
前記ターゲットプレートと前記未溶融粉末の層との間に明確な境界線が存在する、請求項１３４に記載の方法。
【請求項１３７】
前記部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、前記ターゲット材料の下に配置されたバッキングプレートを含む、請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３８】
前記バッキングプレートは、前記ターゲット材料の融点よりも低い融点を有する材料を含む、請求項１３７に記載の方法。
【請求項１３９】
前記バッキングプレートは、銅、アルミニウム、または鋼のうちの少なくとも１つを含む、請求項１３７に記載の方法。
【請求項１４０】
前記ターゲット材料は、結合剤で前記バッキングプレートに固定される、請求項１３７に記載の方法
【請求項１４１】
前記結合剤の融点は、約２００℃未満である、請求項１４０に記載の方法。
【請求項１４２】
前記結合剤は、インジウムはんだを含む、請求項１４０に記載の方法。
【請求項１４３】
前記ターゲット材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２９に記載の方法。
【請求項１４４】
前記ターゲット材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２９に記載の方法。
【請求項１４５】
スプレー堆積前、前記第２の浸食領域の体積は、前記第１の浸食領域の体積よりも小さい、請求項１２９に記載の方法。
【請求項１４６】
前記浸食されたスパッタリングターゲットは、第１および第２の対向する端を有する前記ターゲット材料の実質的に長方形のターゲットプレートを含み、
前記第１の浸食領域は、環を画定し、前記環の中心の少なくとも一部分の前記表面輪郭は、前記上面レベルに対応し、
前記第２の浸食領域は、（ｉ）前記ターゲットプレートの前記第１の端に近接した前記第１の浸食領域によって画定される前記環の第１の端部と、（ｉｉ）前記ターゲットプレートの前記第２の端に近接した前記第１の浸食領域によって画定される前記環の第２の端部とを含む、請求項１２９に記載の方法。
【請求項１４７】
前記第２の浸食領域は、少なくとも前記第１の浸食領域の前記表面深さまで前記ターゲット材料の前記粒子で充填される、請求項１２９に記載の方法。
【請求項１４８】
前記第２の浸食領域は、少なくとも前記上面レベルまで前記ターゲット材料の前記粒子で充填される、請求項１２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、米国仮特許出願第６１／８６１，１７７号（２０１３年８月１日出願）の利益を主張し、上記出願の内容全体は、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
種々の実施形態では、本発明は、金属および／または非金属粉末のスプレー堆積、具体的には、スパッタリングターゲットの部分的修復のためのスプレー堆積に関する。
【背景技術】
【０００３】
物理蒸着技術であるスパッタリングは、高度に制御可能な組成および均質性を有する種々の材料の薄膜を多様な基材のうちのいずれかの上に堆積させるために、多くの産業で利用されている。スパッタリングプロセスでは、堆積されるべき材料（またはその成分）のスパッタリングターゲットが、エネルギー粒子（例えば、プラズマ粒子）による衝突に供され、これにより、ターゲット材料の原子が基材に向かってはじき出され、基材の上にそれらが堆積される。従来型の新しい（すなわち、未使用の）平面スパッタリングターゲットは、平坦な円形または平坦な略長方形の形状を有する。例えば、図１は、長方形角柱として理想的である新しいスパッタリングターゲット１００を示す。（実際には、平面スパッタリングターゲットは、典型的には、丸みを帯びた角を有する略長方形であるか、またはさらには円形である。）スパッタリング中、この形状は、浸食されていき、ターゲットの「寿命末期」（すなわち、使用されたターゲットが新しい未使用のターゲットと交換される時点）までに、典型的には、ターゲット材料の一部分しか利用されていない。したがって、スパッタターゲットのユーザは、典型的には、残りのターゲット材料を（また、したがって、元のターゲットの残余価値のほとんどを）廃棄しなければならない。米国特許出願公開第２００８／０２１６６０２号（特許文献１）、同第２００８／０２７１７７９号（特許文献２）、および同第２０１３／０１５６９６７号（特許文献３）（それらの全体の開示が参照により本明細書に組み込まれる）に説明される通り、この利用原動力は、スパッタターゲットを、スプレー堆積、例えば、コールドスプレーによる修復の良好な候補にする。
【０００４】
しかしながら、スパッタリングターゲットは、典型的には、ターゲットの寿命末期には不規則な表面を提供する様式で浸食されていく。図２は、典型的な「レーストラック」（または「環状」）浸食パターンを有する浸食されたスパッタリングターゲット２００の平面図を示す。この特徴的なパターンは、その深さプロファイルと同様に、典型的には、スパッタリングプロセス中にマグネトロンによって適用される磁場の形状および強度の結果である。浸食されたターゲット２００の浸食パターンは、典型的には、複数の異なる深さの領域を含む。例えば、浸食されたターゲットは、最も多い浸食（すなわち、ターゲットの利用）の領域であり、かつ最も深い表面深さを有する１つ以上の深いポケット２１０を有し得る。深いポケット２１０は、ターゲット２００の端２２０付近の磁場の「ピンチング」（すなわち、増加された強度）の結果であり得、それは、浸食速度をターゲット２００の他の場所の浸食速度の、例えば、２〜３倍またはさらにはそれより高くする。ターゲットは、典型的には、この深さがターゲット２００の初めの厚さ（すなわち、スパッタリング前の厚さ）に近づくと交換されるため、深いポケット２１０の深さは、典型的には、浸食されたターゲット２００の寿命末期を決定する。すなわち、浸食されたターゲット２００は、典型的には、深いポケット２１０の底面がターゲット２００の背面に近づくと交換される。
【０００５】
示される通り、浸食されたターゲット２００の浸食プロファイルはまた、より少ない浸食の、深いポケット２１０の深さよりも浅い深さを有する１つ以上の中程度の深さの領域２３０も含む。中程度の深さの領域２３０は、典型的には、スパッタリング中に適用される、ターゲット２００の端２２０から離れたより少ない強度である傾向がある、磁場の形状の結果である。浸食されたターゲット２００の浸食プロファイルはまた、１つ以上の浅い領域２４０も含み、そこからは、たとえあったとしても、ターゲット２００の材料はほとんどスパッタリングされない。すなわち、浅い領域２４０のターゲット２００の厚さは、スパッタリングの前のターゲット２００の初めの厚さ（例えば、約１８ｍｍまたはさらにはそれより大きいこともある）よりもごくわずかに少ないか、またはさらにはそれに実質的に等しくあり得る。示される通り、深いポケット２１０および中程度の深さの領域２３０は、ターゲット２００上の陥没した環の少なくとも一部分を集合的に画定し得、深いポケット２１０は、ターゲット２００の対向端（例えば、実質的に長方形のターゲット２００のより狭い端）付近の環の対向端に対応する。環の中心の全部または一部は、浅い領域２４０のうちの１つ以上のものに対応し得る。
【０００６】
図３は、深いポケット２１０から中程度の深さの領域２３０に延びる例示的な表面輪郭（点線によって表される）を示す、浸食されたターゲット２００の側面図である。浅い領域２４０では、ターゲット２００は、スパッタリングの前のターゲット２００の初めの厚さよりもごくわずかに少ない（例えば、５％少ない、またはさらにはそれより少ない）か、またはそれに実質的に等しくあり得る、厚さ３００を有する。示される通り、深いポケット２１０は、ターゲット２００の厚さの中に深く延びる深さ３１０を有する。例えば、深さ３１０は、スパッタリングの前のターゲット２００の初めの厚さの５０％を上回るか、またはさらには７５％を上回り得る。さらに、深いポケット２１０の下のターゲット２００の残りの厚さ（すなわち、ターゲット２００の初めの厚さと深さ３１０との差）は、例えば、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲であり得る。中程度の深さの領域２３０は、大幅に厚いターゲット２００の残りの厚さを有し、ターゲット２００の初めの厚さの僅か１０％〜２５％、またはさらにはそれよりも少ない深さ３２０を有し得る。同様に図３に示される通り、浸食されたターゲット２００は、典型的には、スパッタリングプロセス中にターゲット２００を支持し、またスパッタリング中のターゲット２００の温度を調節する冷却剤（例えば、水）のための導管として機能し得る、バッキングプレート３３０に取り付けられる（例えば、結合される）。
【０００７】
浸食されたターゲット２００の不規則な浸食プロファイルは、修復プロセスにおける課題を提示し、実際に、多くの浸食されたターゲットは、単に再生利用され、新しいターゲットと交換される。ターゲット２００上の浸食されたレーストラックパターンを選択的に標的にするスプレー修復プロセスであっても、時間がかかり、かつ高価である可能性があり、大量のスプレーされる粒子状材料を必要としがちである。そのようなプロセスは、大型のスプレー堆積治具および複雑なロボット工学さえ必要とする場合があり、ならびに／またはバッキングプレートを修復の前に除去することを必要とする場合がある（したがって、プロセスの複雑さ、時間、および費用を増加させる）。したがって、浸食されたスパッタリングターゲットの有用寿命を延長し、迅速かつ安価に実施され得、実質的な量のスプレーされる材料を必要としない、修復プロセスの必要が存在する。そのようなプロセスはまた、元のターゲットのスパッタリング特性（例えば、スパッタリング速度、スパッタリングされた膜の厚さ、スパッタリングされた膜の均質性）と同程度のスパッタリング特性を有する修復されたターゲットを有利に提供するであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０２１６６０２号明細書
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０２７１７７９号明細書
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０１５６９６７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態は、その有用寿命を延長するために、使用された（すなわち、浸食された）スパッタリングターゲットのスプレー堆積（例えば、コールドスプレー）による部分的修復を可能にする。（本明細書で利用される場合、「部分的修復」は、消費された浸食されたスパッタリングターゲットの材料の一部分のみが交換されることを意味し、その後のスパッタリングターゲットのさらなる使用のために追加の修復が必要とされることは示唆しておらず、むしろ、本発明の実施形態による「部分的に修復される」スパッタリングターゲットは、あたかもそれらが新しいかのようにスパッタリングプロセスに利用され得る。）好ましくは、最も深い浸食のエリアのみが、スパッタリング材料で少なくとも部分的に充填され、浸食された表面領域を依然含むが、それにもかかわらず、追加のスパッタリングプロセスに利用され得る部分的に修復されたスパッタリングターゲットをもたらす。ターゲットは、部分的にのみ修復されるため、修復プロセスは、極めて素早く、スプレーされる材料の低利用で実施され、ターゲットがサービスに迅速に戻されることを可能にし得る。ターゲット材料は、高価および／または外部からの材料であり得るため、スプレーされる材料の低利用は、材料費を有利に節約する。典型的には、小さいエリアのみが修復され、したがって、多くの実施形態において、スプレー堆積は、小型のスプレー堆積システム（例えば、手持ち式スプレーガンを利用する「手持ち式」システム）を用いて、また複雑なロボット工学を用いずに実施され得る。さらに、部分的修復は、特定のエリアに限局されるため、スパッタリングターゲットのより少ない加熱を生じさせ、特に、ターゲットが（例えば、１５０℃〜２００℃の融点を有する）Ｉｎはんだ等の低融点の結合剤によってバッキングプレートに結合される場合に、所定の位置にバッキングプレート（典型的には、銅および／またはアルミニウム等のより低い融点の材料を含むか、またはそれから本質的に成る）を伴ったターゲットの修復を可能にする。例えば、スプレーされるターゲット材料は、バッキングプレートの融点よりも低い、および／またはバッキングプレートにターゲットを固定するために使用される結合剤の融点よりも低い温度で、コールドスプレーによって堆積され得る。本発明の好ましい実施形態はまた、スプレー堆積の前または後、および部分的に修復されたターゲットがスパッタリングプロセスに再び利用される前に、部分的に修復されたエリアの追加の表面調製（例えば、研削または研磨）を必要としない。
【００１０】
上述の通り、本発明の実施形態は、浸食されたスパッタリングターゲットの修復を、ターゲットがスパッタリングに再び利用され得る程度まで、但し、同様にターゲット材料（極めて高価である場合が多い）の消費を最小にしながら、可能にする。例えば、浸食されたスパッタリングターゲットの１つ以上の特徴、または１つ以上のその領域が、修復が最も必要なエリアを少なくとも部分的に決定するために識別され得る。例えば、浸食されたターゲットの種々の領域における表面輪郭の表面深さおよび／または形状は、例えば、目視検査および／または深さマッピング（例えば、レーザーを使用した深さマッピングシステムによる）によって決定され得る。識別れたエリアは、次に、スプレー堆積中に浸食されたスパッタリングターゲットの他のエリア内部の堆積を最小にするか、または実質的に排除しながら、スプレー堆積によってターゲット材料の微粒子で少なくとも部分的に充填され得る。例えば、修復されるべきエリアにのみ対応する開口を有するマスクが、スプレー堆積の前およびその間、浸食されたスパッタリングターゲットの上に配置され得る。それに加えて、マスク上に堆積されたターゲット材料の任意の粒子は、回収され、その後のスプレー堆積または他の使用のために再生利用され得る。種々の実施形態では、マスクを伴ってまたは伴わずに、スプレー修復は、自動スプレーシステムによって実施され得、ロボット制御されたスプレーガンと浸食されたスパッタリングターゲット（可動または静止プラットフォーム、フレームワーク、またはガントリ上に配置され得る）との間の相対運動は、スプレーガンが修復されるべきエリア上に配置されているときにのみターゲット材料がスプレーされるように（例えば、スプレーの前にロボット制御をプログラムすることによって）制御される。代替として、スプレー修復は、手持ち式スプレーガンを用いて実施され得、上述の通り、それは、ターゲット材料を修復されるべきエリア上にのみスプレーするように操作者によって制御され得る。
【００１１】
さらに、本発明の実施形態は、９ｍｍを上回る、１２ｍｍを上回る、またはさらにはそれよりも大きい最大表面深さ（すなわち、使用されたターゲットにおける最大穿通と最小穿通との差（後者は、例えば、元の頂面および／または修復後の頂面に対応する））を有する使用されたスパッタリングターゲットを部分的に修復するような、ターゲット材料のスプレー堆積を可能にする。修復されるべき領域内の使用されたスパッタリングターゲットの残った厚さは、例えば、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲であり得る。スプレー堆積された層は、好ましくは、低多孔性、使用済みのスパッタリングターゲットのものと同様のガス状および非ガス状不純物含有量、使用済みのターゲット（例えば、元々はスプレー堆積によって形成されてはおらず、むしろ、例えば、鋳塊冶金または粉末冶金によって形成されているターゲットであり得る）に等しいか、またはより微細である粒度および化学的一様性、ならびにターゲット材料への高品質の機械的および／または冶金学的結合を有する。さらに、本発明の種々の実施形態による部分的修復は、（使用の前または後のスパッタリングターゲット全体の体積と比較して）極めて少ない材料の追加を伴い、その結果、修復中に生成される熱的および機械的応力は、より多量のスパッタリング材料が交換される修復プロセスと比較して大幅に低減される。
【００１２】
スプレー堆積される材料は、好ましくは、浸食されたターゲットのものであるが、本発明の実施形態は、部分的修復プロセスのための多様なターゲット材料のうちのいずれかを利用する。この様式では、本発明の実施形態に従って部分的に修復されたターゲットは、元のターゲットの実質的に同じ性能および特性を有して利用され（すなわち、スパッタリングされ）得、元のターゲットは、典型的には、元々は非スプレー技術、例えば、圧延および／または熱間等静圧圧縮成形を利用して製造されるが、それはまた、全体的または部分的にスプレー堆積によって製造されていることもある。いくつかの実施形態では、ターゲット材料は、１つ以上の耐火金属、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデンとチタンとの合金もしくは混合物（Ｍｏ／Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、もしくはそれらのうちの２つ以上のものか、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の追加の金属との混合物もしくは合金を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成る。いくつかの実施形態では、ターゲット材料は、１つ以上の他の金属、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、もしくはそれらのうちの２つ以上のものか、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の追加の金属との混合物もしくは合金を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成る。
【００１３】
必要に応じて、スプレーされる材料の堆積後、部分的に修復されたターゲットは、スプレー堆積された材料と元のターゲット材料との間の結合を強めるために、アニールされ得る。アニールは、例えば、約４８０℃〜約７００℃、もしくはさらには約１０５０℃までの温度で、および／または、例えば、約１時間〜約１６時間の時間、実施され得る。例えば、アニールは、約９００℃で約４時間実施され得る。いくつかの（例えば、ＡＩ等のより低い融点材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成るターゲットに関する）実施形態では、アニールは、例えば、約１００℃〜約４００℃の温度、および／または、例えば、約０．５時間〜約１６時間の時間、実施され得る。バッキングプレートおよび低温結合剤（存在する場合）は、アニールプロセス中にターゲットから除去され得る。
【００１４】
ターゲット材料のスプレー堆積の前に、浸食されたターゲットの表面のうちの実質的に全部または一部分は、元のターゲット材料と新たに堆積された材料との間に高品質で、清潔で、実質的に酸化物を含まない接触面を提供するために処理され得る。例えば、浸食された表面は、スプレー堆積の前にグリットブラスト、機械加工、および／またはエッチング（例えば、酸による処理）され得る。
【００１５】
多くの実施形態では、ターゲットの浸食された表面とスプレー堆積された材料との間の接触面は、視覚的に、および／または金属組織評価によって検出可能である。例えば、スプレー堆積された材料は、元のターゲット材料よりも改善された冶金学的特徴（より微細な粒度およびより微細な化学的一様性度）を示し得る。さらに、接触面は、検出可能である（すなわち、ターゲットの背景レベルを上回る）が、好ましくは、部分的に修復されたターゲットが用いられるスパッタリングプロセスに有害な影響を有さない、有限濃度の不純物（例えば、酸素および／または炭素）を組み込み得るため、化学分析によって検出可能であり得る。
【００１６】
本明細書に詳述される本発明の実施形態は、元々は実質的に平面のスパッタリングターゲットに関連して主に説明されるが、本発明の実施形態は、中空陰極マグネトロンまたは異形ターゲット（例えば、その全体の開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１１／０３０３５３５号に説明されるもの等）、および予想されるスパッタリング誘発性浸食の領域内に寿命延長のための「パッド」を有するターゲット等の、非平面スパッタターゲットを利用し得る。
【００１７】
本明細書で使用される場合、「バッキングプレート」は、典型的には、スパッタリングターゲットの幾何学に応じて実質的に平面であり、ターゲット材料の融点よりも低い、および／またはスプレー堆積中のスプレー材料の温度よりも低い融点を有する１つ以上の材料を含むか、またはそれから本質的に成り得る。スパッタリングターゲットが少なくとも部分的に管状である場合、バッキングプレートは、管状または円筒形であり得る。バッキングプレートのための例示的な材料としては、銅および／またはアルミニウムが挙げられる。
【００１８】
一側面では、本発明の実施形態は、材料の消費を最小にしながら、浸食されたスパッタリングターゲットを修復する方法を特徴とする。浸食されたスパッタリングターゲットは、（ｉ）上面レベルと、（ｉｉ）上面レベルより低く陥没した表面深さを有する第１の浸食領域と、（ｉｉｉ）第１の浸食領域の表面深さよりも深い表面深さを有する第２の浸食領域とを画定する表面輪郭を有する。浸食されたスパッタリングターゲットは、ターゲット材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成る。第２の浸食領域の１つ以上の特徴が、識別され、ターゲット材料の粒子が、スプレー堆積されて、第２の浸食領域を少なくとも部分的に充填する。ターゲット材料の粒子のスプレー堆積中、第１の浸食領域内（ならびに／または、第１および第２の浸食領域の外側の浸食されたスパッタリングターゲットのエリア内）のターゲット材料の粒子の堆積は、実質的に防止され、それにより、第１の浸食領域の表面深さはその後、上面レベルより低く陥没したままである。
【００１９】
本発明の実施形態は、以下のうちの１つ以上のものを、多様な組み合わせのいずれかで含み得る。第２の浸食領域の１つ以上の特徴は、第２の浸食領域の表面深さと上面レベルとの差、第２の浸食領域内の浸食されたスパッタリングターゲットの表面輪郭の形状、および／または第２の浸食領域の表面深さと第１の浸食領域の表面深さとの差を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。第１の浸食領域内のターゲット材料の粒子の堆積を実質的に防止することは、第１の浸食領域の少なくとも一部分上にマスクを配置することを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。スプレー堆積中、ターゲット材料の粒子は、マスク上に堆積され得る。スプレー堆積後、マスク上に堆積されたターゲット材料の粒子は、その後のスプレー堆積における使用および／または他の使用のために回収され得る。第１の浸食領域内のターゲット材料の粒子の堆積を実質的に防止することは、実質的にスプレーガンが第２の浸食領域上に配置されているときにのみ、ターゲット材料の粒子を該スプレーガンからスプレーするように自動スプレー装置をプログラムすることを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。第１の浸食領域内のターゲット材料の粒子の堆積を実質的に防止することは、手持ち式スプレーガンがターゲット材料の粒子をスプレーしているとき、実質的に第２の浸食領域上でのみスプレーガンを平行移動させることを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。
【００２０】
スパッタリングターゲットは、スプレー堆積後、それらの間の第１の浸食領域内にターゲット材料を堆積させることなく、スパッタリングされ（すなわち、スパッタリングプロセスで利用され）得る。スプレー堆積とスパッタリングとの間に、表面処理（例えば、表面研削および／または研磨および／またはエッチング）が、スパッタリングターゲットに対して全く実施されないこともある。ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させることは、コールドスプレーまたはプラズマスプレーすることを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ターゲット材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。スプレー堆積前、第２の浸食領域の体積は、第１の浸食領域の体積よりも小さくあり得る（すなわち、部分的修復中に修復される領域の体積は、浸食されたスパッタリングターゲットの浸食された体積の合計の５０％未満であり得る）。第２の浸食領域、少なくとも部分的に充填された第２の浸食領域、または部分的に修復されたスパッタリングターゲットの全部もしくは一部分を少なくとも部分的に充填している、スプレー堆積された粒子は、アニールされ得る。アニールすることは、スプレー堆積の結果として生じる任意の応力／ひずみを部分的または実質的に完全に緩和するのに十分な温度および／または間隔で実施され得る。アニールすることは、ターゲット材料の融点よりも低い温度で実施され得る。
【００２１】
浸食されたスパッタリングターゲットは、ターゲット材料のターゲットプレートと、ターゲットプレートに固定された、ターゲット材料とは異なるバッキングプレート材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成るバッキングプレートとを含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。ターゲット材料の粒子は、ターゲットプレートがバッキングプレートに固定されている間にターゲットプレート上にスプレー堆積され得る。ターゲットプレートは、結合剤でバッキングプレートに固定され得る。結合剤の融点は、約２００℃未満であり得る。結合剤は、インジウムはんだを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。バッキングプレート材料は、銅、アルミニウム、および／または鋼（例えば、ステンレス鋼）を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ターゲット材料の粒子は、（例えば、ロボット工学または他の機械を用いた制御による、ガン／ノズルとスプレーされる物品との間の相対運動のために構成されたスプレーガンまたはスプレーノズルを特徴とする装置よりもむしろ）手持ち式スプレーガンを含むスプレー装置でスプレー堆積され得る。
【００２２】
浸食されたスパッタリングターゲットは、第１および第２の対向する端（例えば、実質的に長方形形状のより短い２つの端）を有するターゲット材料の実質的に長方形のターゲットプレートを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。第１の浸食領域は、環の少なくとも一部分を画定し得、環の中心の少なくとも一部分の表面輪郭は、上面レベルに対応し得る。第２の浸食領域は、（ｉ）ターゲットプレートの第１の端に近接した第１の浸食領域によって画定される環の第１の端部、および／または（ｉｉ）ターゲットプレートの第２の端に近接した第１の浸食領域によって画定される環の第２の端部を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。ターゲット材料の粒子は、スプレーされた粒子のジェットによってスプレー堆積され得、ジェットと第２の浸食領域内部の前記表面輪郭との間の傾斜角は、約４５°〜約９０°であり得る。傾斜角は、約６０°〜約９０°であり得る。第２の浸食領域は、少なくとも第１の浸食領域の表面深さまで（すなわち、それと概ね等しいかもしくは同一平面上にあるレベルまで、またはそれより高く）、ターゲット材料の粒子で充填され得る。第２の浸食領域は、少なくとも上面レベル（例えば、第２の浸食領域の外側の最上レベル）まで（すなわち、それと概ね等しいかもしくは同一平面上にあるレベルまで、またはそれより高く）、ターゲット材料の粒子で充填され得る。
【００２３】
別の側面では、本発明の実施形態は、（ｉ）上面レベルと、（ｉｉ）上面レベルより低く陥没した表面深さを有する第１の浸食領域と、（ｉｉｉ）第１の浸食領域の表面深さよりも深い表面深さを有する第２の浸食領域とを画定する表面輪郭を有する浸食されたスパッタリングターゲットを部分的に修復する方法を特徴とする。浸食されたスパッタリングターゲットは、ターゲット材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成る。ターゲット材料の粒子は、スプレー堆積されて、第１の浸食領域を充填することなく第２の浸食領域を少なくとも部分的に充填する。第１の浸食領域の表面深さは、スプレー堆積の間および後、（例えば、少なくとも、部分的に修復されたスパッタリングターゲットがスパッタリングプロセスに利用されるまで）上面レベルより低く陥没したままである。ターゲット材料の粒子は、第１の浸食領域内部にスプレー堆積されないことも、いくらかのスプレー堆積が第１の浸食領域内部に実施されることもあるが、そのように堆積される材料の量は、第１の浸食領域を上面レベルまで充填するのには十分ではない。
【００２４】
本発明の実施形態は、以下のうちの１つ以上のものを、多様な組み合わせのいずれかで含み得る。スパッタリングターゲットは、スプレー堆積後に、それらの間の第１の浸食領域内にターゲット材料を堆積させることなく、スパッタリングされ（すなわち、スパッタリングプロセスで利用され）得る。スプレー堆積とスパッタリングとの間に、表面処理（例えば、表面研削および／または研磨および／またはエッチング）が、スパッタリングターゲットに対して実施されないこともある。ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させることは、コールドスプレーまたはプラズマスプレーすることを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ターゲット材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。スプレー堆積前、第２の浸食領域の体積は、第１の浸食領域の体積よりも小さくあり得る（すなわち、部分的修復中に修復される領域の体積は、浸食されたスパッタリングターゲットの浸食された体積の合計の５０％未満であり得る）。第２の浸食領域、少なくとも部分的に充填された第２の浸食領域、または部分的に修復されたスパッタリングターゲットの全部もしくは一部分を少なくとも部分的に充填している、スプレー堆積された粒子は、アニールされ得る。アニールすることは、スプレー堆積の結果として生じる任意の応力／ひずみを部分的または実質的に完全に緩和するのに十分な温度および／または間隔で実施され得る。アニールすることは、ターゲット材料の融点よりも低い温度で実施され得る。
【００２５】
浸食されたスパッタリングターゲットは、ターゲット材料のターゲットプレートと、ターゲットプレートに固定された、ターゲット材料とは異なるバッキングプレート材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成るバッキングプレートとを含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。ターゲット材料の粒子は、ターゲットプレートがバッキングプレートに固定されている間にターゲットプレート上にスプレー堆積され得る。ターゲットプレートは、結合剤でバッキングプレートに固定され得る。結合剤の融点は、約２００℃未満であり得る。結合剤は、インジウムはんだを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。バッキングプレート材料は、銅、アルミニウム、および／または鋼（例えば、ステンレス鋼）を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ターゲット材料の粒子は、（例えば、ロボット工学または他の機械を用いた制御による、ガン／ノズルとスプレーされる物品との間の相対運動のために構成されたスプレーガンまたはスプレーノズルを特徴とする装置よりもむしろ）手持ち式スプレーガンを含むスプレー装置でスプレー堆積され得る。
【００２６】
浸食されたスパッタリングターゲットは、第１および第２の対向する端（例えば、実質的に長方形形状のより短い２つの端）を有するターゲット材料の実質的に長方形のターゲットプレートを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。第１の浸食領域は、環の少なくとも一部分を画定し得、環の中心の少なくとも一部分の表面輪郭は、上面レベルに対応し得る。第２の浸食領域は、（ｉ）ターゲットプレートの第１の端に近接した第１の浸食領域によって画定される環の第１の端部、および／または（ｉｉ）ターゲットプレートの第２の端に近接した第１の浸食領域によって画定される環の第２の端部を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。ターゲット材料の粒子は、スプレーされた粒子のジェットによってスプレー堆積され得、ジェットと第２の浸食領域内部の前記表面輪郭との間の傾斜角は、約４５°〜約９０°であり得る。傾斜角は、約６０°〜約９０°であり得る。第２の浸食領域は、少なくとも第１の浸食領域の表面深さまで（すなわち、それと概ね等しいかもしくは同一平面上にあるレベルまで、またはそれより高く）、ターゲット材料の粒子で充填され得る。第２の浸食領域は、少なくとも上面レベル（例えば、第２の浸食領域の外側の最上レベル）まで（すなわち、それと概ね等しいかもしくは同一平面上にあるレベルまで、またはそれより高く）、ターゲット材料の粒子で充填され得る。
【００２７】
別の側面では、本発明の実施形態は、ターゲット材料をスパッタリングする方法を特徴とする。ターゲット材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成るスパッタリングターゲットは、第１のスパッタリング治具内に配置される。ターゲット材料は、スパッタリングターゲットからスパッタリングされて（すなわち、イオンとの衝突により除去されて）、スパッタリングターゲットの頂面より低く陥没した複数の異なる深さを画定する表面輪郭を有する浸食領域を形成する。ターゲット材料の粒子（例えば、粉末粒子）は、スプレー堆積されて、浸食領域の第１の部分のみを、第１の部分に近接した浸食領域の第２の部分を充填することなく（例えば、浸食領域の第２の部分内に粒子をスプレー堆積させることなく、または浸食領域の第２の部分を充填するには十分ではない量の粒子をスプレー堆積させることによって）少なくとも部分的に充填し、それによって、部分的に修復されたスパッタリングターゲットを形成する。部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、第２のスパッタリング治具内に配置され、ターゲット材料は、部分的に修復されたスパッタリングターゲットからスパッタリングされる。
【００２８】
本発明の実施形態は、以下のうちの１つ以上のものを、多様な組み合わせのいずれかで含み得る。浸食領域の第１の部分の１つ以上の特徴が、例えば、ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させる前に、識別され得る。浸食領域の第１の部分の１つ以上の特徴は、浸食領域の第１の部分の深さ、浸食領域の第１の部分内の表面輪郭の形状、および／または浸食領域の第１の部分の深さと浸食領域の第２の部分の深さとの差を含むか、それらか本質的に成るか、またはそれらから成り得る。マスクは、ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させる前に、スパッタリングターゲットの少なくとも一部分上に（さらにはそれと接触して）配置され得る。マスクは、浸食領域の第１の部分のうちの少なくともいくらかを露出させる、１つ以上の開口を画定し得る。スプレー堆積中、ターゲット材料の粒子は、マスク上に堆積され得る。スプレー堆積後、マスク上に堆積されたターゲット材料の粒子は、その後の使用のために回収され得る。自動スプレー装置は、実質的にスプレーガンが浸食領域の第１の部分上に配置されているときにのみ、ターゲット材料の粒子をスプレーガンからスプレーするようにプログラムされ得る。スプレー堆積中、手持ち式スプレーガンは、スプレーガンがターゲット材料の粒子をスプレーしているとき、実質的に浸食領域の第１の部分においてのみ平行移動され得る。
【００２９】
スプレー堆積前のスパッタリングターゲットの頂面下の浸食領域の最大深さは、浸食領域の第１の部分内に配置され得る。第１および第２のスパッタリング治具は、同一のスパッタリング治具または異なるスパッタリング治具であり得る。スプレー堆積と第２のスパッタリング治具内への部分的に修復されたスパッタリングターゲットの配置との間に、表面処理（例えば、表面研削および／または研磨および／またはエッチング）が、部分的に修復されたスパッタリングターゲットに対して実施されないこともある。ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させることは、コールドスプレーまたはプラズマスプレーすることを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ターゲット材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。スプレー堆積前、浸食領域の第１の部分の体積は、浸食領域の第２の部分の体積よりも小さくあり得る（すなわち、部分的修復中に修復される領域の体積は、浸食されたスパッタリングターゲットの浸食された体積の合計の５０％未満であり得る）。浸食領域の第１の部分、浸食領域の少なくとも部分的に充填された第１の部分、または部分的に修復されたスパッタリングターゲットの全部もしくは一部分を少なくとも部分的に充填している、スプレー堆積された粒子は、それが第２のスパッタリング冶具内に配置される前または後に、アニールされ得る。アニールすることは、スプレー堆積の結果として生じる任意の応力／ひずみを部分的または実質的に完全に緩和するのに十分な温度および／または間隔で実施され得る。アニールすることは、ターゲット材料の融点よりも低い温度で実施され得る。
【００３０】
スパッタリングターゲットは、ターゲット材料のターゲットプレートと、ターゲットプレートに固定された、ターゲット材料とは異なるバッキングプレート材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成るバッキングプレートとを含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。ターゲット材料の粒子は、ターゲットプレートがバッキングプレートに固定されている間にターゲットプレート上にスプレー堆積され得る。ターゲットプレートは、結合剤でバッキングプレートに固定され得る。結合剤の融点は、約２００℃未満であり得る。結合剤は、インジウムはんだを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。バッキングプレート材料は、銅、アルミニウム、および／または鋼（ステンレス鋼）を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。ターゲット材料の粒子は、（例えば、ロボット工学または他の機械を用いた制御による、ガン／ノズルとスプレーされる物品との間の相対運動のために構成されたスプレーガンまたはスプレーノズルを特徴とする装置よりもむしろ）手持ち式スプレーガンを含むスプレー装置でスプレー堆積され得る。
【００３１】
スパッタリングターゲットは、第１および第２の対向する端（例えば、実質的に長方形形状のより短い２つの端）を有するターゲット材料の実質的に長方形のターゲットプレートを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。浸食領域は、環の少なくとも一部分を画定し得、環の中心の少なくとも一部分の表面輪郭は、スパッタリングターゲットの頂面に対応し得る。浸食領域の第１の部分は、（ｉ）ターゲットプレートの第１の端に近接した浸食領域によって画定される環の第１の端部、および／または（ｉｉ）ターゲットプレートの第２の端に近接した浸食領域によって画定される環の第２の端部を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。ターゲット材料の粒子は、スプレーされた粒子のジェットによってスプレー堆積され得、ジェットと浸食領域の第１の部分内部の表面輪郭との間の傾斜角は、約４５°〜約９０°であり得る。傾斜角は、約６０°〜約９０°であり得る。浸食領域の第１の部分は、少なくとも浸食領域の第２の部分の深さまで（すなわち、それと概ね等しいかもしくは同一平面上にあるレベルまで、またはそれより高く）、ターゲット材料の粒子で充填され得る。浸食領域の第１の部分は、少なくともスパッタリングターゲットの頂面（すなわち、浸食領域の第１の部分の外側のスパッタリングターゲットの最頂面）の深さまで（すなわち、それと概ね等しいかもしくは同一平面上にあるレベルまで、またはそれより高く）、ターゲット材料の粒子で充填され得る。
【００３２】
また別の側面では、本発明の実施形態は、ターゲットプレートと未溶融金属粉末の層とを含むか、それらから本質的に成るか、それらから成る、部分的に修復されたスパッタリングターゲットを特徴とする。ターゲットプレートは、ターゲット材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成る。ターゲットプレートは、（ａ）頂面と、（ｂ）頂面より低く陥没した表面を有する陥没した領域とを画定する表面輪郭を有する。未溶融金属粉末の層は、陥没した領域に隣接するかまたは近接して、ターゲットプレート上に配置される。未溶融金属粉末の層は、（ａ）ターゲットプレートの頂面と概ね同一平面上にあるか、または（ｂ）陥没した領域の表面の深さよりは浅いかまたはそれに実質的に等しい深さまで頂面より低く陥没した、頂面を有する。未溶融金属粉末の層は、陥没した領域の表面の深さよりも深い深さに配置されたプレートとの接触面を有する。
【００３３】
本発明の実施形態は、以下のうちの１つ以上のものを、多様な組み合わせのいずれかで含み得る。未溶融金属粉末の層の頂面は、ターゲットプレートの頂面と概ね同一平面上にあり得る。未溶融金属粉末の層の頂面は、陥没した領域の表面の深さよりも浅い深さまで、頂面より低く陥没し得る。未溶融金属粉末の層の頂面は、陥没した領域の表面の深さに実質的に等しい深さまで、頂面より低く陥没し得る。ターゲットプレートは、スパッタリング治具内に配置され得る。未溶融金属粉末の層は、ターゲット材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。バッキングプレートは、ターゲットプレートに固定され得る。バッキングプレートは、ターゲット材料の融点よりも低い融点を有する材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。バッキングプレートは、銅、アルミニウム、および／または鋼（例えば、ステンレス鋼）を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。ターゲットプレートは、結合剤でバッキングプレートに固定され得る。結合剤の融点は、約２００℃未満であり得る。結合剤は、インジウムはんだを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。
【００３４】
ターゲットプレートは、第１の粒度および第１の結晶微細構造を有し得る。未溶融金属粉末の層は、（ｉ）第１の粒度よりも微細である第２の粒度、および／または（ｉｉ）第１の結晶微細構造よりもランダムである（すなわち、より好ましくない結晶学的組織または方位を有する）第２の結晶微細構造を有し得る。第１および第２の粒度は、平均粒度であり得る。ターゲットプレートは、初めに鋳塊冶金または粉末冶金によって形成されていることもある。ターゲットプレートと未溶融粉末の層との間には明確な境界線が存在し得る。ターゲット材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。未溶融金属粉末の層の体積は、陥没した領域の体積よりも小さくあり得る。ターゲットプレートは、実質的に長方形であり、第１および第２の対向する端（例えば、実質的に長方形形状のより短い端）を有し得る。陥没した領域および未溶融金属粉末の層は、集合的に環の少なくとも一部分を画定し得、環の中心の少なくとも一部分の表面輪郭は、ターゲットプレートの頂面に対応し得る。未溶融金属粉末の層は、（ｉ）ターゲットプレートの第１の端に近接した環の第１の端部、および／または（ｉｉ）ターゲットプレートの第２の端に近接した環の第２の端部の内部に配置され得る。
【００３５】
また別の側面では、本発明の実施形態は、ターゲット材料をスパッタリングする方法を特徴とする。部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、スパッタリング治具内に配置され、ターゲット材料は、部分的に修復されたスパッタリングターゲットからスパッタリングされる（また例えば、スパッタリング治具内の物品上に堆積される）。部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、ターゲットプレートと未溶融金属粉末の層とを含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成る。ターゲットプレートは、ターゲット材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成る。ターゲットプレートは、（ａ）頂面と、（ｂ）頂面より低く陥没した表面を有する陥没した領域とを画定する表面輪郭を有する。未溶融金属粉末の層は、陥没した領域に隣接するかまたは近接して、ターゲットプレート上に配置される。未溶融金属粉末の層は、（ａ）ターゲットプレートの頂面と概ね同一平面上にあるか、または（ｂ）陥没した領域の表面の深さよりは浅いかまたはそれに実質的に等しい深さまで前記頂面より低く陥没した、頂面を有する。未溶融金属粉末の層は、陥没した領域の表面の深さよりも深い深さに配置されたプレートとの接触面を有する。
【００３６】
本発明の実施形態は、以下のうちの１つ以上のものを、多様な組み合わせのいずれかで含み得る。部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、（ｉ）上面レベルと、（ｉｉ）上面レベルより低く陥没した表面深さを有する第１の浸食領域と、（ｉｉｉ）第１の浸食領域の表面深さよりも深い表面深さを有する第２の浸食領域とを画定する表面輪郭を有する浸食されたスパッタリングターゲットを提供することと、次に、ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させて、第２の浸食領域を、第１の浸食領域を充填することなく（例えば、第１の浸食領域をスプレー堆積させることなく、または第１の浸食領域を上面レベルまで充填するのに十分に第１の浸食領域内をスプレー堆積させることなく）少なくとも部分的に充填することとによって形成され得る。部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、（ｉ）上面レベルと、（ｉｉ）上面レベルより低く陥没した表面深さを有する第１の浸食領域と、（ｉｉｉ）第１の浸食領域の表面深さよりも深い表面深さを有する第２の浸食領域とを画定する表面輪郭を有する浸食されたスパッタリングターゲットを提供することと、第２の浸食領域の１つ以上の特徴を識別することと、ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させて、第２の浸食領域を少なくとも部分的に充填することと、ターゲット材料の粒子のスプレー堆積中、第１の浸食領域内のターゲット材料の粒子の堆積を実質的に防止することであって、それにより、第１の浸食領域の表面深さがその後、上面レベルより低く陥没したままであることとによって形成され得る。
【００３７】
浸食されたスパッタリングターゲットは、ターゲット材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。未溶融金属粉末の層の頂面は、ターゲットプレートの頂面と概ね同一平面上にあり得る。未溶融金属粉末の層の頂面は、陥没した領域の表面の深さよりも浅い深さまで、頂面より低く陥没し得る。未溶融金属粉末の層の頂面は、陥没した領域の表面の深さに実質的に等しい深さまで、頂面より低く陥没し得る。未溶融金属粉末の層は、ターゲット材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。バッキングプレートは、ターゲットプレートに固定され得る。バッキングプレートは、ターゲット材料の融点よりも低い融点を有する材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。バッキングプレートは、銅、アルミニウム、および／または鋼（例えば、ステンレス鋼）を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。ターゲットプレートは、結合剤でバッキングプレートに固定され得る。結合剤の融点は、約２００℃未満であり得る。結合剤は、インジウムはんだを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。
【００３８】
ターゲットプレートは、第１の粒度および第１の結晶微細構造を有し得る。未溶融金属粉末の層は、（ｉ）第１の粒度よりも微細である第２の粒度、および／または（ｉｉ）第１の結晶微細構造よりもランダムな第２の結晶微細構造を有し得る。ターゲットプレート（またはその少なくとも一部分）は、初めに鋳塊冶金または粉末冶金によって形成されていることもある。ターゲットプレートと未溶融粉末の層との間には明確な境界線が存在し得る。ターゲット材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。未溶融金属粉末の層の体積は、陥没した領域の体積よりも小さくあり得る。ターゲットプレートは、実質的に長方形であり、第１および第２の対向する端（例えば、実質的に長方形形状のより短い端）を有し得る。陥没した領域および未溶融金属粉末の層は、集合的に環の少なくとも一部分を画定し得、環の中心の少なくとも一部分の表面輪郭は、ターゲットプレートの頂面に対応し得る。未溶融金属粉末の層は、（ｉ）ターゲットプレートの第１の端に近接した環の第１の端部、および／または（ｉｉ）ターゲットプレートの第２の端に近接した環の第２の端部の内部に配置され得る（すなわち、未溶融金属粉末の層は、互いに接触していない複数の別個の領域から構成され得る）。
【００３９】
別の側面では、本発明の実施形態は、ターゲット材料をスパッタリングする方法を特徴とする。部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、スパッタリング治具内に配置され、ターゲット材料は、部分的に修復されたスパッタリングターゲットからスパッタリングされる（また例えば、スパッタリング治具内の物品上に堆積される）。部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、（ｉ）上面レベルと、（ｉｉ）上面レベルより低く陥没した表面深さを有する第１の浸食領域と、（ｉｉｉ）第１の浸食領域の表面深さよりも深い表面深さを有する第２の浸食領域とを画定する表面輪郭を有する浸食されたスパッタリングターゲットを提供することと、ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させることとによって形成される。ターゲット材料の粒子は、スプレー堆積されて、第１の浸食領域を充填することなく第２の浸食領域を少なくとも部分的に充填する。第１の浸食領域の表面深さは、スプレー堆積の間および後、（例えば、少なくとも、部分的に修復されたスパッタリングターゲットが、スパッタリングプロセスに利用されるまで）上面レベルより低く陥没したままである。ターゲット材料の粒子は、第１の浸食領域内部にスプレー堆積されないことも、いくらかのスプレー堆積が、第１の浸食領域内部に実施されることもあるが、そのように堆積される材料の量は、第１の浸食領域を上面レベルまで充填するのには十分ではない。
【００４０】
本発明の実施形態は、以下のうちの１つ以上のものを、多様な組み合わせのいずれかで含み得る。部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、ターゲットプレートと未溶融金属粉末の層とを含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。ターゲットプレートは、ターゲット材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ターゲットプレートは、（ａ）頂面と、（ｂ）頂面より低く陥没した表面を有する陥没した領域とを画定する表面輪郭を有し得る。未溶融金属粉末の層は、（ａ）ターゲットプレートの頂面と概ね同一平面上にあるか、または（ｂ）陥没した領域の表面の深さよりも浅いか、もしくはそれに実質的に等しい深さまで頂面より低く陥没した、頂面を有し得る。未溶融金属粉末の層は、陥没した領域の表面の深さよりも深い深さに配置されたプレートとの接触面を有し得る。未溶融金属粉末の層の頂面は、ターゲットプレートの頂面と概ね同一平面上にあり得る。未溶融金属粉末の層の頂面は、陥没した領域の表面の深さよりも浅い深さまで、頂面より低く陥没し得る。未溶融金属粉末の層の頂面は、陥没した領域の表面の深さに実質的に等しい深さまで、頂面より低く陥没し得る。
【００４１】
ターゲットプレートは、第１の粒度および第１の結晶微細構造を有し得る。未溶融金属粉末の層は、（ｉ）第１の粒度よりも微細である第２の粒度、および／または（ｉｉ）第１の結晶微細構造よりもランダムな第２の結晶微細構造を有し得る。ターゲットプレートは、初めに鋳塊冶金または粉末冶金によって形成されていることもある。ターゲットプレートと未溶融粉末の層との間には明確な境界線が存在し得る。部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、ターゲット材料の下に配置されたバッキングプレートを含み得る。バッキングプレートは、ターゲット材料の融点よりも低い融点を有する材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。バッキングプレートは、銅、アルミニウム、および／または鋼（例えば、ステンレス鋼）を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。ターゲット材料は、結合剤でバッキングプレートに固定され得る。結合剤の融点は、約２００℃未満であり得る。結合剤は、インジウムはんだを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。
【００４２】
ターゲット材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。スプレー堆積前、第２の浸食領域の体積は、第１の浸食領域の体積よりも小さくあり得る（すなわち、部分的修復中に修復される領域の体積は、浸食されたスパッタリングターゲットの浸食された体積の合計の５０％未満であり得る）。浸食されたスパッタリングターゲットは、第１および第２の対向する端（例えば、実質的に長方形形状のより短い端）を有するターゲット材料の実質的に長方形のターゲットプレートを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。第１の浸食領域は、環の少なくとも一部分を画定し得、環の中心の少なくとも一部分の表面輪郭は、上面レベルに対応し得る。第２の浸食領域は、（ｉ）ターゲットプレートの第１の端に近接した第１の浸食領域によって画定される環の第１の端部、および／または（ｉｉ）ターゲットプレートの第２の端に近接した第１の浸食領域によって画定される環の第２の端部を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。第２の浸食領域は、少なくとも第１の浸食領域の表面深さまでターゲット材料の粒子で充填され得る。第２の浸食領域は、少なくとも上面レベルまでターゲット材料の粒子で充填され得る。
【００４３】
別の側面では、本発明の実施形態は、ターゲット材料をスパッタリングする方法を特徴とする。部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、スパッタリング治具内に配置され、ターゲット材料は、部分的に修復されたスパッタリングターゲットからスパッタリングされる（また例えば、スパッタリング治具内の物品上に堆積される）。部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、（ｉ）上面レベルと、（ｉｉ）上面レベルより低く陥没した表面深さを有する第１の浸食領域と、（ｉｉｉ）第１の浸食領域の表面深さよりも深い表面深さを有する第２の浸食領域とを画定する表面輪郭を有する浸食されたスパッタリングターゲットを提供することと、第２の浸食領域の１つ以上の特徴を識別することと、ターゲット材料の粒子をスプレー堆積させることと、ターゲット材料の粒子のスプレー堆積中、第１の浸食領域内のターゲット材料の粒子の堆積を実質的に防止することであって、それにより、第１の浸食領域の表面深さがその後、上面レベルより低く陥没したままであることとによって形成される。ターゲット材料の粒子は、スプレー堆積されて、第１の浸食領域を充填することなく第２の浸食領域を少なくとも部分的に充填する。第１の浸食領域の表面深さは、スプレー堆積の間および後、（例えば、少なくとも、部分的に修復されたスパッタリングターゲットがスパッタリングプロセスに利用されるまで）上面レベルより低く陥没したままである。ターゲット材料の粒子は、第１の浸食領域内部にスプレー堆積されないことも、いくらかのスプレー堆積が、第１の浸食領域内部に実施されることもが、そのように堆積される材料の量は、第１の浸食領域を上面レベルまで充填するのには十分ではない。
【００４４】
本発明の実施形態は、以下のうちの１つ以上のものを、多様な組み合わせのいずれかで含み得る。部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、ターゲットプレートと未溶融金属粉末の層とを含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。ターゲットプレートは、ターゲット材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。ターゲットプレートは、（ａ）頂面と、（ｂ）頂面より低く陥没した表面を有する陥没した領域とを画定する表面輪郭を有し得る。未溶融金属粉末の層は、（ａ）ターゲットプレートの頂面と概ね同一平面上にあるか、または（ｂ）陥没した領域の表面の深さよりも浅いか、もしくはそれに実質的に等しい深さまで頂面より低く陥没した、頂面を有し得る。未溶融金属粉末の層は、陥没した領域の表面の深さよりも深い深さに配置されたプレートとの接触面を有し得る。未溶融金属粉末の層の頂面は、ターゲットプレートの頂面と概ね同一平面上にあり得る。未溶融金属粉末の層の頂面は、陥没した領域の表面の深さよりも浅い深さまで、頂面より低く陥没し得る。未溶融金属粉末の層の頂面は、陥没した領域の表面の深さに実質的に等しい深さまで、頂面より低く陥没し得る。
【００４５】
ターゲットプレートは、第１の粒度および第１の結晶微細構造を有し得る。未溶融金属粉末の層は、（ｉ）第１の粒度よりも微細である第２の粒度、および／または（ｉｉ）第１の結晶微細構造よりもランダムな第２の結晶微細構造を有し得る。ターゲットプレートは、初めに鋳塊冶金または粉末冶金によって形成されていることもある。ターゲットプレートと未溶融粉末の層との間には明確な境界線が存在し得る。部分的に修復されたスパッタリングターゲットは、ターゲット材料の下に配置されたバッキングプレートを含み得る。バッキングプレートは、ターゲット材料の融点よりも低い融点を有する材料を含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。バッキングプレートは、銅、アルミニウム、および／または鋼（例えば、ステンレス鋼）を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。ターゲット材料は、結合剤でバッキングプレートに固定され得る。結合剤の融点は、約２００℃未満であり得る。結合剤は、インジウムはんだを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。
【００４６】
ターゲット材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、それらのうちの２つ以上のものの混合物、それらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との混合物、それらのうちの２つ以上のものの合金、またはそれらのうちの１つ以上のものと１つ以上の他の金属との合金を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。スプレー堆積前、第２の浸食領域の体積は、第１の浸食領域の体積よりも小さくあり得る（すなわち、部分的修復中に修復される領域の体積は、浸食されたスパッタリングターゲットの浸食された体積の合計の５０％未満であり得る）。浸食されたスパッタリングターゲットは、第１および第２の対向する端（例えば、実質的に長方形形状のより短い端）を有するターゲット材料の実質的に長方形のターゲットプレートを含むか、それから本質的に成るか、またはそれから成り得る。第１の浸食領域は、環の少なくとも一部分を画定し得、環の中心の少なくとも一部分の表面輪郭は、上面レベルに対応し得る。第２の浸食領域は、（ｉ）ターゲットプレートの第１の端に近接した第１の浸食領域によって画定される環の第１の端部、および／または（ｉｉ）ターゲットプレートの第２の端に近接した第１の浸食領域によって画定される環の第２の端部を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。第２の浸食領域は、少なくとも第１の浸食領域の前記表面深さまでターゲット材料の粒子で充填され得る。第２の浸食領域は、少なくとも上面レベルまでターゲット材料の粒子で充填され得る。
【００４７】
これらのおよび他の目的は、本明細書に開示される本発明の利点および特色とともに、以下の説明、添付の図面、および特許請求の範囲への参照を通じてより明らかになるであろう。さらに、本明細書に説明される種々の実施形態の特色は、互に排他的ではなく、種々の組み合わせおよび変形で存在し得ることが理解されるべきである。本明細書で使用される場合、用語「コールドスプレー」または「コールドスプレー技術」は、１つ以上の粉末が、例えば、コールドスプレー、動的スプレー等のスプレー中に、溶融することなくスプレー堆積される技術を指す。スプレーされる粉末は、堆積の前およびその間に加熱され得るが、ただし、その融点を下回る温度までのみである。本明細書で使用されるとき、用語「概ね」および「実質的に」は、±１０％、またいくつかの実施形態では±５％を意味する。用語「から本質的に成る」は、本明細書に別段に定義されない限り、機能に寄与する他の材料を除外することを意味する。そうではあるが、そのような他の材料は、集合的または個別に微量に存在し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
図面中、同様の参照文字は概して、異なる図を通して同一の部品を指す。同様に、図面は、必ずしも縮尺通りではなく、その代りに概して本発明の原理を例証することに重点が置かれている。以下の説明では、本発明の種々の実施形態が、以下の図面を参照して説明される。
【図１】図１は、未使用の平面スパッタリングターゲットの概略平面図である。
【図２】図２は、本発明の種々の実施形態によって部分的に修復され得る、浸食された平面スパッタリングターゲットの概略平面図である。
【図３】図３は、バッキングプレートに装着された、浸食されたスパッタリングターゲットの概略側面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の種々の実施形態によって部分的に修復されている、バッキングプレートに取り付けられた使用されたスパッタリングターゲットの概略側面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の種々の実施形態による部分的修復中の、バッキングプレートに取り付けられた使用されたスパッタリングターゲットの概略側面図である。
【図５】図５および図６は、本発明の種々の実施形態に従って部分的に修復されたスパッタリングターゲットの一部分の顕微鏡写真である。
【図６】図５および図６は、本発明の種々の実施形態に従って部分的に修復されたスパッタリングターゲットの一部分の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
図３に戻って参照すると、浸食されたスパッタリングターゲット２００は、本発明の種々の実施形態に従って部分的に修復される。ターゲット２００は、例えば、金属等のスパッタリング可能な材料のうちの１つ以上のもの（例えば、合金または混合物として）を含むか、またはそれらから本質的に成り得る。いくつかの実施形態では、ターゲット材料（すなわち、ターゲット２００の材料）は、１つ以上の耐火金属、例えば、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｍｏ／Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、またはそれらの混合物もしくは合金を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成る。いくつかの実施形態では、ターゲット材料は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、またはそれらの混合物もしくは合金を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成る。ターゲット２００は、典型的には、スパッタリングのためにバッキングプレート３３０に（例えば、Ｉｎはんだによって）結合されるか、もしくは別の方法で固定されるが、ターゲット２００は、バッキングプレートが存在するか、または除去された状態で本発明の実施形態によって部分的に修復され得る。いくつかの実施形態では、浸食されたスパッタリングターゲット２００の１つ以上の特徴、または１つ以上のそれらの領域が、修復が最も必要なエリア（例えば、深いポケット２１０）を少なくとも部分的に決定するために識別され得る。例えば、浸食されたスパッタリングターゲット２００の種々の領域（例えば、深いポケット２１０、中程度の深さの領域２３０、および／または浅い領域２４０）内の表面深さおよび／または表面輪郭の形状が、例えば、目視検査および／または深さマッピング（例えば、レーザーを使用した深さマッピングシステムによる）によって決定され得る。識別されたエリアの座標および／または形状は、下記に詳述される通り、部分的修復プロセスを制御するために利用され得る。
【００５０】
図４Ａは、本発明の実施形態によって部分的に修復された、部分的に修復されたスパッタリングターゲット４００の断面を示す。示される通り、中程度の深さの領域２３０は、好ましくは、修復されず、すなわち、スプレー堆積によってターゲット材料で少なくとも部分的に再充填されない。むしろ、深いポケット２１０のみが、スプレー堆積によってスプレーされる材料４１０で少なくとも部分的に充填される。好ましくは、スプレー堆積プロセスは、コールドスプレーを含むか、またはそれから本質的に成り、ターゲット４００の材料（典型的には、スプレーされる材料４１０に対応する）および／またはバッキングプレート３３０の材料（および／またはターゲット４００をバッキングプレート３３０にアタックするために利用される結合剤）の融点より下で実施される。スプレー堆積の前に、浸食されたターゲット４００の表面は、元のターゲット材料と新たに堆積された材料との間に高品質で、清潔で、実質的に酸化物を含まない接触面を提供するように処理され得る。例えば、浸食された表面は、スプレー堆積の前にグリットブラスト、機械加工、および／またはエッチング（例えば、酸を用いる）され得る。
【００５１】
図４Ｂに示される通り、随意の表面処理の後、スプレー堆積は、スプレー堆積ガン４５０を深いポケット２１０の各々の上に位置付けることによって開始される。スプレー堆積ガンは、例えば、それらの各々の全体の開示が参照により本明細書に組み込まれる、１９９２年２月２日に出願された米国特許第５，３０２，４１４号、１９９９年６月２９日に出願された米国特許第６，１３９，９１３号、２００１年５月２日に出願された米国特許第６，５０２，７６７号、または２００１年１１月３０日に出願された米国特許第６，７２２，５８４号に説明されるシステムのうちの１つ等のスプレー堆積システム（例えば、コールドスプレー堆積システム）の一部分であり得る。
【００５２】
スプレー堆積ガン４５０は、粉末（すなわち、微粒子）形態のスプレーされるべき材料（好ましくは、ターゲット４００の材料に適合する）を、例えば、粉末供給装置（図示せず）から受け取り、粉末を加速させ、粉末をジェットで（典型的には、ノズルから）スプレーし、それは、深いポケット２１０の表面にぶつかり、材料の層として堆積される。堆積される層の密度は、典型的には、９７％を上回り、また好ましくは、９９％を上回る。スプレーされる材料が堆積される場合、ガン４５０は、深いポケット２１０を横切って平行移動され、および／またはそれと同等に、浸食されたターゲット自体が、ガン４５０の下で平行移動され（すなわち、本発明のいくつかの実施形態では、ガン４５０は静止して保持され得る）、ガンが深いポケット２１０上を通過する毎に約１００μｍ〜約５００μｍの厚さを有するターゲット材料の高密度層を生成する。
【００５３】
図４Ｂに示される通り、いくつかの実施形態では、ターゲット材料のスプレー堆積は、部分的に浸食されたスパッタリングターゲットの一部分の上全体にマスク４６０を配置することによって最小化されるか、または実質的に排除される。マスク４６０は、相当量の損傷または浸食を伴うことなくスプレーされる材料の流れに耐えることができる好適に剛体または半剛体の材料、例えば、金属、プラスチック、またはセラミック材料等を含むか、それらから本質的に成るか、またはそれらから成り得る。マスク４６０は、浸食されたスパッタリングターゲットの修復されるべきエリア（例えば、深いポケット２１０）を露出させ、その一方で、ターゲットの残りのエリアの大部分または全部を覆われたままにする、マスク４６０を通り抜ける１つ以上の開口４７０を画定する。スプレー堆積中、スプレーされる材料の微粒子は、マスク４６０の一部分上に蓄積物４８０を形成し得る。そのような材料は、その後のスプレー堆積または他の使用のために回収および／または再生利用され得る。したがって、マスク４６０の利用は、ガン４５０の配置および動作の絶対精度を必要とすることなく、標的にされるエリアのスプレー修復を可能にし得る。実際に、種々の実施形態では、ガン４５０は、浸食されたターゲット全体の上を平行移動される（また、スプレーする）ことさえでき、修復されるべきエリアというよりむしろマスク４６０上にぶつかっているおよび／または蓄積している材料は、その後の使用のために回収され得る。
【００５４】
種々の実施形態では、マスク４６０が存在していてもまたはしていなくても、ガン４５０は、実質的に、浸食されたスパッタリングターゲットの修復されるべきエリア（例えば、深いポケット２１０）上に配置されているときにのみ、材料の微粒子をスプレーするように制御され得る。例えば、スプレー修復は、ガン４５０とターゲットとの間の相対運動が（ガン４５０、ターゲット、またはその両方の動作により）ロボット制御される自動スプレーシステムによって実施され得る。種々の実施形態では、浸食されたスパッタリングターゲットから得られる深さおよび／または表面輪郭の情報は、ガン４５０が修復されるべきエリア上に配置されているときにのみ粒子状材料がスプレーされるように、ガン４５０とターゲットとの間の相対動作を実施するように、システムをプログラムするために利用され得る。代替として、粒子状材料は、ガン４５０が修復されるべきではないエリア上に配置されているときに、低減された速度でスプレーされ得、および／または、システムは、ガン４５０が修復されるべきではないエリア上に配置されているときに、より速いガン４５０とターゲットとの間の相対動作のためにプログラムされ得、したがって、そのようなエリア上にスプレーされる粒子状材料の量は（存在する場合）、最小化されるか、または実質的に排除される。本発明の他の実施形態では、スプレー修復は、上述の通り、粒子状材料を修復されるべきエリアにのみスプレーするように操作者によって制御され得る手持ち式スプレーガン４５０を用いて実施され得る。
【００５５】
図４Ａに示される通り、部分的修復プロセス後、ターゲット４００は、深いポケット２１０を少なくとも部分的に充填している、スプレーされる材料４１０を含む。スプレーされる材料４１０は、典型的には、プレート４００の材料の未溶融粉末を含むか、またはそれから本質的に成る。好ましい実施形態では、スプレーされる材料４１０は、そのような領域内の表面４２０が、（図４Ａの左側の深いポケット２１０に示されるように）中程度の深さの領域２３０内の表面４３０と少なくとも実質的に同一平面上にあるように、深いポケット２１０を少なくとも部分的に充填する。同様に示される通り、表面４２０は、表面４３０より上に延び得るが、好ましくは、（図４Ａの右側の深いポケット２１０に示されるように）浅い領域２４０の表面４４０より低いか、またはそれと実質的に同一平面上にある。したがって、概して、好ましい表面４２０は、表面４３０に沿うか、表面４４０に沿うか、または表面４３０と４４０との間に存在する。ターゲット４００の部分的修復後、それは、スパッタリング治具内に戻され、追加のスパッタリングプロセスに利用され得る。そのような追加のスパッタリングは、再び表面材料の非均質な消費をもたらし得、結果として得られる深いポケットは、その後の部分的修復プロセスにおいて再び少なくとも部分的に充填され得る。この様式では、単一のスパッタリングターゲットが、ターゲットの完全な修復または再生利用が必要とされる前に、複数回（それらの間にスパッタリングされながら）部分的に修復され得る。
【００５６】
多くの実施形態では、ターゲットの浸食された表面とスプレー堆積された材料との間の接触面は、視覚的に、および／または金属組織評価によって検出可能であり、すなわち、接触面の全部または一部分は、ターゲットの浸食された表面とスプレー堆積された材料との間に明確な境界線を含み得る。例えば、スプレー堆積された材料は、元のターゲット材料よりも改善された冶金学的特徴（より微細な粒度およびより優れた化学的一様性度）を示し得る。さらに、接触面は、化学分析によって検出可能であり得る。接触面は、検出可能である（すなわち、ターゲットの背景レベルを上回る）が、好ましくは部分的に修復されたターゲットが用いられるスパッタリングプロセスに有害な影響を有さない有限濃度の不純物（例えば、酸素および／または炭素）を組み込み得るからである。図５は、部分的に修復されたＭｏＴｉスパッタリングターゲット内の、粉末冶金技術（例えば、熱または冷間等静圧圧縮成形）によって初めに製造された非浸食領域５１０とコールドスプレーによって堆積されたスプレー堆積された領域５２０との間の接触面における例示的な境界線５００を示す。図６は、コールドスプレーによって堆積されたスプレー堆積された領域６２０内の粒度よりも大きい粒度を有する、非浸食領域６１０の間の同様の境界線６００を示す顕微鏡写真である。いくつかの実施形態では、領域６２０の粒度は、スプレー後のアニールによって増加され得、その結果、領域６２０の粒度は、領域６１０の粒度に近付くか、またはさらにはそれと概ね等しくなる。領域６１０は、例えば、鋳塊冶金（例えば、圧縮成形および／または圧延）または粉末冶金技術（例えば、圧縮成形および焼結、または熱もしくは冷間等静圧圧縮成形）によって、初めに製造され得る。
【００５７】
好ましい実施形態では、深いポケット２１０のスプレー修復は、その全体の開示が参照により本明細書に組み込まれる、２０１２年１２月１３日に出願された米国特許出願公開第２０１３／０１５６９６７号に説明される通り、スプレーされる粒子のジェットと深いポケット２１０の表面輪郭との間の傾斜角が、約４５°以上である（例えば、約４５°〜約９０°）ように実施される。スプレーされる材料４１０が２つ以上の異なる材料（例えば、ＭｏおよびＴｉ）の混合物である実施形態では、そのような大きい傾斜角は、高い堆積効率を可能にし、したがって（例えば、異なる材料の異なる堆積効率は、組成の変動をもたらすため）スプレーされる材料４１０の制御された一貫した組成を可能にし得る。そのような大きい傾斜角はまた、好ましい実施形態では、スプレーされる材料４１０の低多孔性およびスプレーされる材料４１０とスパッタリングターゲットとの間の高結合強度を提供する。
【００５８】
部分的に修復されたターゲット４００を形成するための材料４１０のスプレー堆積の後、（少なくとも材料４１０に近接した）ターゲット４００は、応力緩和のために熱処理され、延性、靭性、および結合形成（例えば、結合強度）を改善し、間隙ガス含有量を低減し、および／またはターゲット４００の他の部分（すなわち、その消費されていない、したがってスプレーされていない領域）の微細構造に実質的に等しい微細構造を有する材料４１０を提供し得る。本発明のいくつかの実施形態では、熱処理は、真空下で、約７００℃〜約１０５０℃の温度で、および／または約１時間〜約１６時間の時間、実施され得る。そのような熱処理の代わりにまたはそれに加えて、（少なくとも材料４１０に近接した）部分的に修復されたターゲット４００は、それらを用いた追加のスパッタリングのためにスパッタリング冶具で交換される前に、機械加工、研削、および／または研磨され得る。例えば、材料４１０がスプレー後に周囲のターゲット４００の材料より上に延びる場合、それは、その頂面が周囲のターゲット４００の表面輪郭の少なくともいくらかと実質的に同一平面上にあるように研削または機械加工され得る。そのような機械加工、研削、および／または研磨は、例えば、スパッタリングプロセス中のスパッタリングターゲットからのアーク放電を最小化もしくは排除する、および／またはバーンイン時間を（それが必要である場合）低減するのに役立ち得る。
【００５９】
それに加えて、熱処理は、スプレー堆積プロセスからの残留応力を緩和し得る。例えば、多くの場合、スプレー中に溶融されるスプレーされる材料は、引張残留応力を有する傾向があり、それに対してスプレー中に溶融されないスプレーされる材料は、圧縮残留応力を有する傾向がある。（例えば、コールドスプレーされたＴａは、３０〜５０，０００ｐｓｉの残留圧縮応力を有し得る。）そのような残留応力は、ターゲットがスプレーされる材料を組み込むことから非均質なスパッタリング速度をもたらし得る。従来型の（すなわち、スプレーされる材料を組み込まない）ターゲットでは、残留機械加工応力は、新しいターゲットを用いたスパッタリングの前に、費用のかかるバーンイン期間（すなわち、応力を与えられた表面層をスパッタリングして取り除く）を必要とすることが多い。本明細書に説明される本発明の実施形態は、スパッタリングターゲットの部分的なスプレー修復およびその後の熱処理を促進する。この様式では、部分的に修復されたターゲットからのスパッタリングの前のバーンイン期間の必要は、低減されるか、または実質的に排除される。
【００６０】
（実施例）
使用済みのＭｏＴｉ  Ｐ８スパッタリングターゲットの浸食の量を、ターゲットをスパッタリング冶具内でスパッタリングした後に測定した。新しいターゲットの重量は、約６５ｋｇであり、浸食されたターゲットの重量は、約４６．２ｋｇであった。したがって、ターゲットの約２９％が、スパッタリングされてなくなっており、ターゲットの完全な修復は、少なくとも１９ｋｇの粉末（すなわち、スパッタリング材料の微粒子）を利用した。さらに、ターゲットの完全な修復は、過剰スプレー（すなわち、ターゲットの初めの表面平面より上のレベルまでのスプレー堆積）および／または機械加工損失を伴い得、したがって少なくとも２４ｋｇの粉末の使用を必要とした。３ｋｇ／時間の典型的なスプレー速度を利用して、ターゲットの完全な修復は、少なくとも８時間のスプレー時間を必要とした。
【００６１】
使用済みのターゲットの表面プロファイル測定は、典型的な中程度の深さの領域の浸食深さは、約６ｍｍであるが、ターゲットの端付近の深いポケットの深さ、深さは、約１２ｍｍであることを明らかにした。深いポケットの各々を中程度の深さの領域と概ね同一レベルまで充填するのに必要とされる材料の体積は、僅か約２８ｃｍ３であり、概ね０．２ｋｇのターゲットのＭｏＴｉ材料に対応した。したがって、僅か約０．４ｋｇのスプレー材料が、浸食されたスパッタリングターゲットの２つの深いポケットを充填するのに必要とされた。したがって、ターゲットの部分的修復は、完全な修復に必要とされたであろう粉末の２％未満を必要とし、部分的修復は、部分的に修復されたターゲットのさらなるスパッタリングを可能にした。ターゲットの部分的修復は、完全な修復に必要とされる８時間というよりむしろ、約１０〜２０分間のみを要した。ターゲットを、スパッタリング治具内に再び挿入し、部分的に修復されたターゲットを利用して追加のスパッタリングプロセスを実施した。部分的に修復されたターゲットのスパッタリング速度、ならびにスパッタリングされた材料の物理および電気特性は、部分的修復前にスパッタリングによって達成されるものと実質的に同じであった。
【００６２】
この実施例では、Ｐ８スパッタリングターゲットは、約２７００ｍｍの長さおよび約２００ｍｍの幅であり、相当する寸法のレーストラック浸食パターンを有した。上述の通り、そのような大きいエリアの完全な修復は、典型的には、エリア全体にわたって延びるような大規模なロボット工学を用いた複雑なスプレー堆積装置を必要とする。しかしながら、深いポケットは、僅か約５０ｍｍの長さであり、さらに僅か追加の１５０ｍｍの長さの浅い領域への極めて浅い傾斜を有した。したがって、スプレー堆積システム（および関連するロボット工学）は、部分的修復のために約２００ｍｍ延びるだけでよかった。これは、ＶＲＣ  Ｍｅｔａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｒａｐｉｄ  Ｃｉｔｙ，Ｓｏｕｔｈ  Ｄａｋｏｔａ）から入手可能なＶＲＣ  Ｇｅｎ  ＩＩＩ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒａｙ  Ｓｙｓｔｅｍ等の即時利用可能な実験室サイズのガントリ式コールドスプレーシステムの利用を可能にした。そのようなユニットは、そのような大きなスパッタリングターゲットの完全な修復に必要とされるフルサイズのコールドスプレーシステムの費用の約２５％未満の費用を要した。
【００６３】
本明細書に用いられる用語および表現は、用語および表現を限定するものではなく、説明するものとして使用されており、そのような用語および表現の使用において、図示および説明される特色の任意の等価物またはその一部を除外する意図はない。それに加えて、本発明の特定の実施形態を説明してきたが、当業者には、本明細書に開示される概念を組み込む他の実施形態が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく使用され得ることが明らかであろう。したがって、説明される実施形態は、あらゆる点で単に例証的であり、制限的ではないとみなされるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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