溅射靶的加工方法及溅射靶制品的制造方法与流程

本发明涉及溅射靶的加工方法及溅射靶制品的制造方法。

背景技术

关于溅射靶，已提出了通过机械加工将溅射靶的溅射面与侧面形成的角部倒角为r面的加工方法(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-40471号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

本发明提供能够使r面接近目标r面的溅射靶加工方法及溅射靶制品的制造方法。

用于解决课题的手段

本发明的溅射靶的加工方法中，使具有在沿轴的截面中包含圆弧状的凹曲面的刃部的切削工具围绕所述轴进行旋转，利用所述刃部的所述凹曲面，对溅射靶的溅射面与侧面形成的角部进行倒角，以使其接近圆弧状的目标r面，从而对所述溅射靶进行加工，其中，

以在所述沿轴的截面中使所述刃部的所述凹曲面的曲率半径ra大于或等于所述目标r面的曲率半径rb、并且使所述刃部的所述凹曲面的两端从所述溅射靶离开的方式，对所述溅射靶的角部进行倒角。

通过本发明的溅射靶的加工方法，以在沿轴的截面中使刃部的凹曲面的曲率半径ra大于或等于目标r面的曲率半径rb、并且使刃部的凹曲面的两端从溅射靶离开的方式，对溅射靶的角部进行倒角。由此，用刃部的凹曲面切削溅射靶的角部而将其倒角为r面时，能够使r面接近目标r面，并且，能够防止在r面上产生损伤。本加工方法中，通过使刃部的凹曲面的曲率半径ra大于目标r面的曲率半径rb，能够更有效地防止在r面上产生损伤。

另外，作为本发明的溅射靶的加工方法，是下述方法，所述加工方法中，使圆板状或圆筒状的溅射靶围绕中心轴进行旋转，利用具有包含截面为圆弧状的凹曲面的刃部的切削工具的所述凹曲面，对旋转的所述溅射靶的溅射面与侧面形成的角部进行倒角，以使其接近圆弧状的目标r面，从而对所述溅射靶进行加工，其中，

以使所述刃部的所述凹曲面的曲率半径ra大于或等于所述目标r面的曲率半径rb、并且使所述刃部的所述凹曲面的两端从所述溅射靶离开的方式，对所述溅射靶的角部进行倒角。

通过本发明的溅射靶的加工方法，针对围绕中心轴旋转的圆板状或圆筒状的溅射靶，以使刃部的凹曲面的曲率半径ra大于或等于目标r面的曲率半径rb、并且使刃部的凹曲面的两端从溅射靶离开的方式对溅射靶的角部进行倒角。由此，能够高效地进行圆板状或圆筒状的溅射靶的角部的倒角加工，并且，能够防止在r面上产生损伤。本加工方法中，通过使刃部的凹曲面的曲率半径ra大于目标r面的曲率半径rb，能够更有效地防止在r面上产生损伤。

在溅射靶的加工方法的一个实施方式中，在以使所述刃部的所述凹曲面的两端从所述溅射靶离开的方式对所述溅射靶的角部进行倒角时，在以目标r的中心点cb为原点的坐标中，将所述刃部的所述凹曲面的所述曲率半径ra的第一中心点c1相对于所述目标r面的中心cb而言的坐标的水平方向和垂直方向的各自的偏移量设为a[mm]时，设定满足下述条件的ra、rb、a而进行加工：

对于r面的截距l[mm]，表示为l＝rb-ra{1-(rb-a)²/ra²}^1/2-a时，rb/2≤l≤rb，

并且，对于所述溅射靶的溅射面与所述溅射靶的r面的端部形成的角θ[rad]，

表示为θ＝π/2-cos^-1{1-(rb-a)²/ra²}^1/2时，0≤θ≤π/6，

并且，对于所述刃部的凹曲面的端部与所述溅射靶的溅射面的间隔d[mm]，

表示为d＝ra-rb+a时，0.05≤d。

此处，a在将cb作为原点、c1位于比cb更靠溅射靶内侧的情况下为负值，在c1位于比cb更靠外侧的情况下为正值。

通过前述实施方式，满足rb/2≤l≤rb，并且，满足0≤θ≤π/6，并且，满足0.05≤d。由此，能够使r面进一步接近目标r面，并且，能够进一步防止在r面上产生损伤。

溅射靶制品的制造方法中，包括利用前述溅射靶的加工方法对溅射靶进行加工的工序。

通过前述实施方式，利用前述溅射靶的加工方法制造溅射靶制品，因此，能够得到r面上损伤较少的溅射靶制品。

发明效果

通过本发明，用刃部的凹曲面切削溅射靶的角部而将其倒角为r面时，能够使r面接近目标r面，并且，能够防止在r面上产生损伤。

附图说明

[图1]为表示本发明的溅射靶的加工方法的第一实施方式的立体图。

[图2]为表示溅射靶的加工方法的第一实施方式的剖视图。

[图3]为图2的放大剖视图。

[图4]为表示本发明的溅射靶的加工方法的第二实施方式的立体图。

[图5]为溅射靶的放大图。

具体实施方式

以下，通过图示的实施方式更详细地说明本发明。

(第一实施方式)

图1为表示本发明的加工方法的第一实施方式的立体图。图2为表示本发明的加工方法的一个实施方式的剖视图。如图1和图2所示，溅射靶的加工方法中，使用切削工具10，将溅射靶1的溅射面2与侧面3形成的角部4倒角为r面5。

溅射靶1形成为长条的板状。溅射面2通过由短边方向和长边方向构成的上表面构成。侧面3通过由溅射面2和厚度方向构成的面构成。角部4由溅射面2与侧面3形成的边构成。溅射靶1可形成为圆板状，此时，溅射面2由圆形的上表面构成，侧面3由圆形的上表面与圆形的下表面之间的周面构成。

溅射靶1的溅射面2接收通过溅射而发生了等离子化(或离子化)的非活性气体。从被非活性气体撞击的溅射面2中击出溅射靶1中含有的靶原子。所述被击出的原子在与溅射面2相对地配置的基板上堆积而在该基板上形成薄膜。

溅射靶1可由选自由铝(al)、铜(cu)、铬(cr)、铁(fe)、钽(ta)、钛(ti)、锆(zr)、钨(w)、钼(mo)、铌(nb)、铟(in)等金属及它们的合金组成的组中的材料制作。

构成溅射靶1的材料不限于这些。作为用于电极、布线材料的溅射靶1的材料，优选al，更优选纯度为99.99％以上、进一步优选纯度为99.999％以上的al。高纯度al的导电性高，因此，作为用于电极、布线材料的靶材1的材料是优选的，al的纯度越高，在材质上越软，越容易变形，因此，本发明的加工方法可合适地用于以高纯度al为材料的靶材的制造。

作为切削工具10，可举出立铣刀、半径铣刀、r切割器(rcutter)等，在设置切削工具10的加工装置中，将溅射靶1固定，使旋转的切削工具10移动，对溅射靶1的角部进行倒角加工。作为这一类型的加工装置，可举出铣床、nc铣床、加工中心等。

切削工具10具有可围绕轴11a旋转的轴部11、和被设置于轴部11的前端的刃部12。刃部12的中心轴与轴部11的轴11a一致。刃部12可围绕轴11a而独立地存在2个、3个，也可连续地存在。另外，刃部12可与轴部11一体形成，也可以以可更换的刀片(chip)的形式形成。以轴11a与溅射靶1的厚度方向一致的方式，相对于溅射靶1来配置切削工具10。并且，切削工具10一边围绕轴11a旋转一边沿溅射靶1的溅射面2的周围方向(角部4的延伸方向)移动，切削工具10的刃部12不断切削溅射靶1的角部4。由此，角部4被倒角为r面5。

图3为图2的放大剖视图。如图3所示，刃部12的外周面在沿轴11a的截面中包含圆弧状的凹曲面20，所述圆弧状的凹曲面20从后端延伸至前端。凹曲面20是以轴11a为中心轴形成的，可独立地存在2个、3个，也可连续地存在。另外，刃部12可与轴部11一体形成，也可以以可更换的刀片的形式形成。凹曲面20为正圆的1/4的圆弧面。凹曲面20包含前端侧的第一端21和后端侧的第二端22。所谓前端侧，是指对溅射靶1的侧面3侧进行加工的一侧，所谓后端侧，是指对溅射靶1的溅射面2侧进行加工的一侧。

此外，刃部12的外周面包含与轴11a平行的侧面30。刃部12包含与轴11a交叉的前端面31。凹曲面20的第一端21与前端面31连接。凹曲面20的第二端22与侧面30连接。

围绕轴11a而设置的刃具的数量优选为2～4个，作为可适用的加工条件，优选将转速设定为100～10000rpm，将工具输送速度设定为100～3000mm/分钟。

接下来，对加工溅射靶1的方法进行说明。

如图3所示，使切削工具10围绕轴11a旋转，利用刃部12的凹曲面20，对溅射靶1的角部进行倒角，使其接近圆弧状的目标r面105，形成r面5，对溅射靶1进行加工。此处，图3中，以双点划线示出目标r面105。目标r面105的曲率半径rb为预先规定的值。

此处，在沿轴11a的截面中，使刃部12的凹曲面20的曲率半径ra大于或等于目标r面105的曲率半径rb，优选大于该曲率半径rb，并且，使刃部12的凹曲面20的端部21、端部22从溅射靶1离开，以上述方式对溅射靶1的角部进行倒角。由此，r面5的曲率半径变得与曲率半径ra相同。在凹曲面20的端部21、端部22与溅射靶1之间，分别产生空隙d。凹曲面20的端部21、端部22各自与溅射靶1之间的空隙d的大小可以不同。

具体而言，在以使刃部12的凹曲面20的端部21、端部22分别从溅射靶1离开的方式对溅射靶1的角部进行倒角时，将此时的刃部12的凹曲面20的半径ra的中心点作为第一中心点c1。此时的刃部12的凹曲面20的位置位于图3中以实线示出的位置。

将目标r的中心点作为中心点cb。另外，以使刃部12的凹曲面20通过目标r的两端部的方式对溅射靶1的角部进行倒角时，将刃部12的凹曲面20的曲率半径ra的中心点作为第二中心点c2。此时的刃部12的凹曲面20的位置位于图3中以点线示出的位置。

并且，使第一中心点c1较之第二中心点c2而言向溅射靶1的角部侧偏移。即，在以目标r的中心点cb为原点的坐标中，将使第二中心点c2移至第一中心点c1时的、第一中心点c1相对于目标r的中心点cb而言的坐标的水平方向和垂直方向的各自的偏移量设为a[mm]时，

对于r面的截距l[mm]，表示为l＝rb-ra{1-(rb-a)²/ra²}^1/2-a，满足rb/2≤l≤rb。例如，ra＝3.5mm、rb＝3mm、a＝-0.4mm时，rb/2＝1.5mm、l＝2.6mm、rb＝3mm，满足rb/2≤l≤rb。

对于溅射靶1的溅射面2与溅射靶1的r面5的端部形成的角θ[rad]，表示为θ＝π/2-cos^-1{1-(rb-a)²/ra²)^1/2，满足0≤θ≤π/6。例如，ra＝3.5mm、rb＝3mm、a＝-0.4mm时，θ＝0.24rad、π/6＝0.52，满足0≤θ≤π/6。

对于刃部12的凹曲面20的端部22(角部)与溅射靶1的溅射面2的间隔d[mm]，表示为d＝ra-rb+a，满足0.05≤d。

例如，ra＝3.5mm、rb＝3mm、a＝-0.4mm时，d＝0.1mm，满足0.05≤d。

并且，ra[mm]、rb[mm]、a[mm]、及第一中心点c1相对于第二中心点c2而言的偏移量b[mm]满足以下的关系式。

a＝b-ra×sin{1/2×sin^-1(1-rb²/ra²)}

本说明书中，a在将cb作为原点、c1位于比cb更靠溅射靶内侧的情况下为负值，在c1位于比cb更靠外侧的情况下为正值。此处，b在将c2作为原点、c1位于比c2更靠溅射靶的内侧的情况下为负值，在c1位于比c2更靠外侧的情况下为正值。

根据前述溅射靶1的加工方法，在沿轴11a的截面中，使刃部12的凹曲面20的曲率半径ra大于或等于目标r面105的曲率半径rb，优选大于rb，并且，使刃部12的凹曲面20的两端21、22从溅射靶1离开，以上述方式对溅射靶1的角部4进行倒角。由此，用刃部12的凹曲面20切削溅射靶1的角部4而将其倒角为r面5时，能够使r面5接近目标r面105，并且，能够防止在r面5上产生损伤。

根据前述溅射靶1的加工方法，满足rb/2≤l≤rb，并且，满足0≤θ≤π/6，并且，满足0.05≤d。由此，能够使r面5进一步接近目标r面105，并且，能够进一步防止在r面5上产生损伤。

进而，作为更优选的范围，满足2rb/3≤l≤rb，并且，满足0≤θ≤11π/90，并且，满足0.1≤d。由此，能够使r面5进一步接近目标r面105，并且，能够进一步防止在r面5上产生损伤。

总而言之，可用凹曲面20的除了端部21、端部22以外的区域切削溅射靶1的角部4，从而能够使r面5的表面变得圆滑。特别地，能够防止在r面5的溅射面2侧产生损伤，因此，能够防止在溅射时、即对基板与溅射靶1之间施加高电压时引起异常放电。

此外，溅射靶1是长度为例如2m、3m或更长的长条体，即使溅射靶1在各个制品间产生偏差，仍然能够避免刃部12的凹曲面20的两端21、22侵入溅射靶1。本发明的加工方法可适用于长方形、正方形这样的长条的靶、圆盘型靶、圆筒型靶等溅射靶的加工。为了发挥本发明的效果，长边方向的长度为1500mm以上且4000mm以下，优选为2000mm以上且3500mm以下，更优选为2200mm以上且3200mm以下，进一步优选为2500mm以上且2800mm以下。第一实施方式中，以使轴11a与溅射靶1的厚度方向一致的方式相对于溅射靶1配置了切削工具10，但也可以以与溅射面2平行的方式配置轴11a，并使其沿溅射靶1的长边方向(角部4的延伸方向)移动，使切削工具10的刃部12切削溅射靶1的角部4。

(第二实施方式)

图4为表示本发明的溅射靶的加工方法的第二实施方式的立体图。第二实施方式中，与第一实施方式相同的附图标记为与第一实施方式相同的构成，因此省略其说明。

第一实施方式中，以将溅射靶固定、利用旋转的切削工具对溅射靶的角部进行倒角加工的铣床、nc铣床、加工中心等加工装置为例进行了说明，而第二实施方式中，在使圆板状或圆筒状的溅射靶围绕中心轴旋转、不使切削工具的刃部旋转的情况下对溅射靶的角部进行倒角加工。

如图4所示，将圆板状的溅射靶1a安装于加工装置的旋转部7，使旋转部7旋转，使溅射靶1a围绕中心轴1a旋转。所谓溅射靶1a的中心轴1a，是指与溅射面2垂直地交叉、且通过溅射面2的中心的直线。作为进行倒角加工的加工装置，可使用车床、nc车床等。

然后，利用切削工具10的刃部12的凹曲面20，对旋转的溅射靶1a的溅射面2与侧面3形成的角部4进行倒角，以使其接近目标r面。具体的倒角方法与第一实施方式相同。可使切削工具10的刃部12的形状为与在第一实施方式的铣床等加工装置中使用的切削工具相同的形状。

溅射靶1a为圆板状时，通过使用车床、nc车床等加工装置，能够高效地进行加工，并且，能够防止对r面造成损伤。倒角加工时的、溅射靶1a围绕中心轴1a的转速、切削工具10的刃部的输送速度根据溅射靶1a的材质适当调节即可，通常，将转速设为5～1000rpm、将工具输送速度设为1mm/转以下即可。

对于圆筒状的溅射靶而言，可与圆板状的溅射靶同样地进行加工。即，使圆筒状的溅射靶围绕中心轴进行旋转，利用切削工具对溅射靶的角部进行倒角加工。对于圆筒状的溅射靶而言，溅射面由圆筒材料的外周面构成，侧面由圆筒材料的厚度方向的面构成。所谓圆筒状的靶的中心轴，是与外周面平行、且通过侧面的中心的直线。

进行圆板状或圆筒状的溅射靶的倒角加工时，对于切削工具的接近、接触的方法而言，可以使切削工具的轴部与溅射面垂直，也可使切削工具的轴部与侧面垂直。根据溅射靶的形状、加工装置的种类适当选择即可。

(第三实施方式)

对溅射靶制品的制造方法进行说明。利用第一实施方式或第二实施方式的溅射靶的加工方法加工溅射靶，制造溅射靶制品。

对该制造方法进行具体说明，例如，通过熔解、铸造使靶材料形成为长方体形状、圆柱形状后，通过轧制加工、锻造加工、挤出加工等塑性加工，得到板状、圆筒状的溅射靶。然后，利用前述加工方法加工溅射靶。将经加工的板状的溅射靶与背板接合，制造溅射靶制品。

可根据需要对利用前述加工方法进行加工后及/或接合后的溅射靶的表面进行精加工。也可省略背板，仅用经加工的溅射靶制造溅射靶制品。也可对接合后的溅射靶施以前述溅射靶的加工方法而制造溅射靶制品。为圆筒状的溅射靶的情况下，可在其任一个或两个端部处焊接安装用于设置装置的接头。

背板由导电性的材料构成，包含金属或其合金等。作为金属，有例如铜、铝、钛等。溅射靶与背板的接合例如可使用焊料。作为焊料的材料，有例如铟、锡、锌、铅等金属或其合金。

因此，对于溅射靶制品的制造方法而言，由于使用了前述加工方法，因此能够得到品质提高的溅射靶制品。

本发明不限于上述的实施方式，可在不脱离本发明的主旨的范围内改变设计。

(实施例1)

表1示出了实施例1。表1中，示出了改变切削工具10的半径ra[mm]、第一中心点c1相对于目标r的中心点cb而言的偏移量a[mm]、第一中心点c1相对于第二中心点c2而言的偏移量b[mm]时的、截距l[mm]、r面5的角度θ[rad]、及空隙d[mm]的关系。此处，b在将c2作为原点、c1位于比c2更靠溅射靶的内侧的情况下为负值，在c1位于比c2更靠外侧的情况下为正值。

[表1]

将ra变更为3mm、3.25mm、3.5mm、3.75mm、4mm、4.25mm、4.5mm。使rb为3mm。另外，以各ra的第二中心点c2为基准，将b变更为0mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm。

对于截距l、r面的角度θ、空隙d，使用图5的溅射靶1的放大图进行说明。

以双点划线示出目标r面105。以点线示出边长为rb的正方形100，目标r面105成为与正方形100对角线上的顶点交叉的圆弧。正方形100的四边中位于溅射靶1外侧的第一边101与溅射面2相接触。

对截距l、角度θ进行说明。将第一边101中位于r面5的外侧的部分的长度作为截距l。将第一边101中位于r面5的外侧的部分与r面5之间形成的角度作为r面的角度θ。

对空隙d进行说明。如图3所示，将凹曲面20的两端21、22与溅射靶1之间的距离作为空隙d。

基于表1制作了表2至表4。表2示出了ra及b与截距l之间的关系，表3示出了ra及b与r面的角度θ之间的关系，表4示出了ra及b与空隙d之间的关系。

[表2]

[表3]

[表4]

表2至表4中，被框圈出的范围为能够在确保凹曲面20的端部21、端部22与溅射靶1之间的距离的同时、使r面5接近目标r面105的范围。

表2和表3中，以实线圈出的区域为本申请实施方式中规定的l和θ的范围，以单点划线圈出的区域为它们的优选范围。

表4中，以实线圈出的区域为本申请实施方式中规定的d的范围，以单点划线圈出的区域为其优选范围。此外，以双点划线圈出的区域为d、θ、l全部的规定范围重叠的范围，以点线圈出的区域为d、θ、l全部的优选范围重叠的范围。

如表4所示，可知：ra＝3、b＝0时，间隔d＝0.00，刃部12的凹曲面20的两端21、22为与溅射靶1接触的状态，由于加工处理时的溅射靶1的材质变形、刃部12的振动等微小的偏差导致刃部12的凹曲面20的端部21、端部22侵入而在溅射靶1上产生损伤的可能性极高。认为在将间隔d设定为0.05以上的情况下，即使发生材质的弯曲变形、刃部12的振动，也能抑制刃具12的端部21、端部22对于溅射靶1的接触、侵入，从而容易防止造成损伤。

如表1至表4所示，满足rb/2≤l≤rb、并且满足0≤θ≤π/6、并且满足0.05≤d时，能够使r面5接近目标r面105，并且，能够容易地防止在r面5上产生损伤。

(实施例2)

实施例2中，ra、rb的值不同。将ra变更为2mm、2.25mm、2.5mm、2.75mm、3mm、3.25mm、3.5mm，除此以外，在与实施例1相同的条件下对溅射靶进行加工。使rb为2mm。

表5示出了ra及b与截距l之间的关系，表6示出了ra及b与r面的角度θ之间的关系，表7示出了ra及b与空隙d之间的关系。

[表5]

[表6]

[表7]

如表5至表7所示，满足rb/2≤l≤rb、并且满足0≤θ≤π/6、并且满足0.05≤d时，能够使r面5接近目标r面105，并且，能够容易地防止在r面5上产生损伤。

表5和表6中，以实线圈出的区域为本申请实施方式中规定的l和θ的范围，以单点划线圈出的区域为它们的优选范围。

表7中，以实线圈出的区域为本申请实施方式中规定的d的范围，以单点划线圈出的区域为其优选范围。此外，以双点划线圈出的区域为d、θ、l全部的规定范围重叠的范围，以点线圈出的区域为d、θ、l全部的优选范围重叠的范围。

(实施例3)

实施例3中，除了ra、rb的值不同以外，在与实施例1相同的条件下对溅射靶进行加工。将ra变更为4mm、4.25mm、4.5mm、4.75mm、5mm、5.25mm、5.5mm。使rb为4mm。

表8示出了ra及b与截距l之间的关系，表9示出了ra及b与r面的角度θ之间的关系，表10示出了ra及b与空隙d之间的关系。

[表8]

[表9]

[表10]

如表8至表10所示，满足rb/2≤l≤rb、并且满足0≤θ≤π/6、并且满足0.05≤d时，能够使r面5接近目标r面105，并且，能够容易地防止在r面5上产生损伤。

表8和表9中，以实线圈出的区域为本申请实施方式中规定的l和θ的范围，以单点划线圈出的区域为它们的优选范围。

表10中，以实线圈出的区域为本申请实施方式中规定的d的范围，以单点划线圈出的区域为其优选范围。此外，以双点划线圈出的区域为d、θ、l全部的规定范围重叠的范围，以点线圈出的区域为d、θ、l全部的优选范围重叠的范围。

(实验例)

接下来，对本申请实施例的实验数据进行说明。准备纯度为99.999％的高纯度al制的轧制板。在门型加工中心上设置用于表面加工的切割器、用于侧面加工的立铣刀，实施切削加工，得到长边为2300mm、短边为190mm的溅射靶材。进而，将r加工用的切削工具(r切割器)固定于门型加工中心，在转速为8000rpm、工具输送速度为1000mm/分钟的加工条件下进行溅射靶材的角部的加工，得到溅射靶。此时，设定为ra＝3.25、rb＝3、a＝0.009(b＝0.25)而进行加工时，由刃具角部对溅射靶造成的损伤不良率为0％。另外，设定为ra＝3.5、rb＝3、a＝-0.369(b＝0.1)而进行加工时，由刃具角部对溅射靶造成的损伤不良率为0％。

附图标记说明

1、1a溅射靶

1a中心轴

2溅射面

3侧面

4角部

5r面

10切削工具

11轴部

11a轴

12刃部

20凹曲面

21第一端

22第二端

30侧面

31前端面

105目标r面

c1第一中心点

c2第二中心点

cb目标r面的中心

d凹曲面的两端与溅射靶之间的空隙

ra切削工具的刃部的凹曲面的曲率半径

rb溅射靶的目标r面的曲率半径