JPH08109472A - スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法 - Google Patents
スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法Info
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- JPH08109472A JPH08109472A JP24978094A JP24978094A JPH08109472A JP H08109472 A JPH08109472 A JP H08109472A JP 24978094 A JP24978094 A JP 24978094A JP 24978094 A JP24978094 A JP 24978094A JP H08109472 A JPH08109472 A JP H08109472A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】エロージョン領域に相当する凹部形状を有する
基体３’上に、金属または合金からなるアンダーコート
層２’、プラズマ溶射により形成されたターゲット層
１’が順次形成されたプレーナ型マグネトロンスパッタ
リング用ターゲットとその製造方法。 【効果】使用効率が高く、均質で高密度であり熱ショッ
クにも強いターゲットが低コストで任意形状に作成でき
る。
基体３’上に、金属または合金からなるアンダーコート
層２’、プラズマ溶射により形成されたターゲット層
１’が順次形成されたプレーナ型マグネトロンスパッタ
リング用ターゲットとその製造方法。 【効果】使用効率が高く、均質で高密度であり熱ショッ
クにも強いターゲットが低コストで任意形状に作成でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプレーナ型マグネトロン
スパッタリング用ターゲットとその製造方法に関する。
スパッタリング用ターゲットとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】プレーナ型マグネトロンスパッタリング
法は成膜速度が速く、工業上非常に重要な成膜方法であ
る。このプレーナ型マグネトロンスッパタリング法によ
る成膜においては、磁場によってプラズマが一定の部分
に集中し、ターゲットに局部的な侵食が生じる。このよ
うな局所的侵食の生じる領域はエロージョン領域と呼ば
れ、一般的な円形ターゲットの場合、エロージョン領域
は円環状となる。
法は成膜速度が速く、工業上非常に重要な成膜方法であ
る。このプレーナ型マグネトロンスッパタリング法によ
る成膜においては、磁場によってプラズマが一定の部分
に集中し、ターゲットに局部的な侵食が生じる。このよ
うな局所的侵食の生じる領域はエロージョン領域と呼ば
れ、一般的な円形ターゲットの場合、エロージョン領域
は円環状となる。
【０００３】従来のターゲットは、図１〜３に示すよう
に、円板状または分割された平板状のターゲット材１
が、バッキングプレート３にＩｎ等のボンディング材２
によって接合され構成されている。
に、円板状または分割された平板状のターゲット材１
が、バッキングプレート３にＩｎ等のボンディング材２
によって接合され構成されている。
【０００４】上記侵食は局所的に起こるため、スパッタ
リングを行っていくとともにターゲット材のエロージョ
ン領域の厚さのみが減少し、最終的にはターゲット材の
エロージョン領域を除いた部分が全く消費されないまま
ターゲットの寿命が尽きることになる。よって、ターゲ
ットの使用効率は非常に低く、一般に１０〜２０％程度
である。
リングを行っていくとともにターゲット材のエロージョ
ン領域の厚さのみが減少し、最終的にはターゲット材の
エロージョン領域を除いた部分が全く消費されないまま
ターゲットの寿命が尽きることになる。よって、ターゲ
ットの使用効率は非常に低く、一般に１０〜２０％程度
である。
【０００５】特開平３−２８７７６３号公報では、こう
したターゲット材の使用効率の低さに起因するターゲッ
トのコスト高を解決するため、エロージョン領域を含む
厚さの厚い部分とエロージョン領域を含まない厚さの薄
い部分とに分割して形成されたターゲットが示されてい
る。こうした分割ターゲットではエロージョン領域を含
む部分が侵食された後、当該部分のみをバッキングプレ
ートから剥離して新たなターゲットと交換することで、
さらにコストを低減できるとしている。同様の分割ター
ゲットは、実公昭６３−４２１５７号公報にも示されて
いる。
したターゲット材の使用効率の低さに起因するターゲッ
トのコスト高を解決するため、エロージョン領域を含む
厚さの厚い部分とエロージョン領域を含まない厚さの薄
い部分とに分割して形成されたターゲットが示されてい
る。こうした分割ターゲットではエロージョン領域を含
む部分が侵食された後、当該部分のみをバッキングプレ
ートから剥離して新たなターゲットと交換することで、
さらにコストを低減できるとしている。同様の分割ター
ゲットは、実公昭６３−４２１５７号公報にも示されて
いる。
【０００６】実公昭６３−１３１７５５号公報には、エ
ロージョン領域を肉厚にしたターゲットが示されてい
る。
ロージョン領域を肉厚にしたターゲットが示されてい
る。
【０００７】特開平１−２９０７６４号公報には、ター
ゲット重量の８０％以上がスパッタリング時のエロージ
ョン領域に存在する形状とすることで使用効率を改善で
きる、ＩＴＯターゲットが示されている。
ゲット重量の８０％以上がスパッタリング時のエロージ
ョン領域に存在する形状とすることで使用効率を改善で
きる、ＩＴＯターゲットが示されている。
【０００８】しかし、特開平３−２８７７６３号公報お
よび実公昭６３−４２１５７号公報のような分割ターゲ
ットでは、厚さの異なる複数個のターゲットをスパッタ
リング面が平らになるように並べる必要があり、そのた
めバッキングプレートに段差を設ける等の特殊加工が必
要とされる。したがって、ターゲット材のコストは低減
されてもバッキングプレートがコストアップとなった
り、バッキングプレート形状が特殊となるため、ターゲ
ット材の接着がしにくくなる等の問題がある。
よび実公昭６３−４２１５７号公報のような分割ターゲ
ットでは、厚さの異なる複数個のターゲットをスパッタ
リング面が平らになるように並べる必要があり、そのた
めバッキングプレートに段差を設ける等の特殊加工が必
要とされる。したがって、ターゲット材のコストは低減
されてもバッキングプレートがコストアップとなった
り、バッキングプレート形状が特殊となるため、ターゲ
ット材の接着がしにくくなる等の問題がある。
【０００９】バッキングプレートに段差を設けない場合
には厚さの違いがスパッタリング面での段差となって現
れるため、そのエッジ部に異常放電が生じやすくなる問
題がある。
には厚さの違いがスパッタリング面での段差となって現
れるため、そのエッジ部に異常放電が生じやすくなる問
題がある。
【００１０】また、前述の分割ターゲットでは、エロー
ジョン領域を含む部分が侵食された後、当該部分のみを
交換できるとしているが、実際問題としてはセラミック
ス等のターゲットの場合には、低融点ハンダによる接合
が一般に行われているため、この接合を剥離するために
低融点ハンダの融点以上の温度まで加熱しなければなら
ない。このとき、熱ストレスが生じ、ほとんどの場合、
エロージョン領域を含まない厚さの薄い部分が割れてし
まう。この割れたターゲットは異常放電の原因となるた
め、実際上繰り返し使用は困難である。
ジョン領域を含む部分が侵食された後、当該部分のみを
交換できるとしているが、実際問題としてはセラミック
ス等のターゲットの場合には、低融点ハンダによる接合
が一般に行われているため、この接合を剥離するために
低融点ハンダの融点以上の温度まで加熱しなければなら
ない。このとき、熱ストレスが生じ、ほとんどの場合、
エロージョン領域を含まない厚さの薄い部分が割れてし
まう。この割れたターゲットは異常放電の原因となるた
め、実際上繰り返し使用は困難である。
【００１１】特開平１−２９０７６４号公報に示される
ように、ターゲット重量の８０％以上がエロージョン領
域に存在するような形状を実現しようとすると、非エロ
ージョン部分の厚さをきわめて薄くする必要があり、セ
ラミックス系ターゲットの場合、このような形状のター
ゲットはボンディング時に割れやすく、ボンディングは
実質困難となる。したがって、ボンディング後の加工に
より、このような形状を実現しなければならないため、
コスト的にメリットがなくなってしまう。
ように、ターゲット重量の８０％以上がエロージョン領
域に存在するような形状を実現しようとすると、非エロ
ージョン部分の厚さをきわめて薄くする必要があり、セ
ラミックス系ターゲットの場合、このような形状のター
ゲットはボンディング時に割れやすく、ボンディングは
実質困難となる。したがって、ボンディング後の加工に
より、このような形状を実現しなければならないため、
コスト的にメリットがなくなってしまう。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のプレ
ーナ型マグネトロンスパッタリング用ターゲットは、使
用効率が低く再生も困難でありコスト高であった。
ーナ型マグネトロンスパッタリング用ターゲットは、使
用効率が低く再生も困難でありコスト高であった。
【００１３】本発明は、低コストで高使用効率のプレー
ナ型マグネトロンスパッタリング用ターゲットとその製
造方法の提供を目的とする。
ナ型マグネトロンスパッタリング用ターゲットとその製
造方法の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、基体上に、金
属または合金からなるアンダーコート層、ターゲット層
が順次形成されたプレーナ型マグネトロンスパッタリン
グ用ターゲットにおいて、該基体は、エロージョン領域
に相当する凹部形状を有する基体であり、ターゲット層
は、アンダーコート層上に、プラズマ溶射により形成さ
れたものであることを特徴とするスパッタリング用ター
ゲットとその製造方法を提供する。
属または合金からなるアンダーコート層、ターゲット層
が順次形成されたプレーナ型マグネトロンスパッタリン
グ用ターゲットにおいて、該基体は、エロージョン領域
に相当する凹部形状を有する基体であり、ターゲット層
は、アンダーコート層上に、プラズマ溶射により形成さ
れたものであることを特徴とするスパッタリング用ター
ゲットとその製造方法を提供する。
【００１５】本発明のターゲットは、プレーナ型のマグ
ネトロンスパッタリング用ターゲットであり、その形状
については、図４、図５に示すような円板状や平板状の
ターゲット等がある。図４、図５では、点線で示される
部分がエロージョン領域に相当する。
ネトロンスパッタリング用ターゲットであり、その形状
については、図４、図５に示すような円板状や平板状の
ターゲット等がある。図４、図５では、点線で示される
部分がエロージョン領域に相当する。
【００１６】本発明で用いる基体としては、図６に示し
たように、エロージョン領域に相当する凹部形状を有す
るバッキングプレート（以下、凹型バッキングプレート
という）３’、あるいは、図７に示したようにスッパタ
リングにより凹型のエロージョン形状に侵食されたター
ゲット材（以下、凹型ターゲット材という）４そのもの
を使用できる。
たように、エロージョン領域に相当する凹部形状を有す
るバッキングプレート（以下、凹型バッキングプレート
という）３’、あるいは、図７に示したようにスッパタ
リングにより凹型のエロージョン形状に侵食されたター
ゲット材（以下、凹型ターゲット材という）４そのもの
を使用できる。
【００１７】凹型ターゲット材４は、バッキングプレー
ト３とＩｎ等のボンディング材２によって接合されてい
る。
ト３とＩｎ等のボンディング材２によって接合されてい
る。
【００１８】凹型バッキングプレート３’または凹型タ
ーゲット材４の表面は、サンドブラスト等で粗面化さ
れ、その上にアンダーコート層２’がプラズマ溶射され
た後、ターゲット層となる各種溶射粉末が、プラズマ溶
射され、ターゲット層１’が形成される。なお、本願明
細書においては、本発明におけるプラズマ溶射により形
成されるターゲット材をターゲット層という。
ーゲット材４の表面は、サンドブラスト等で粗面化さ
れ、その上にアンダーコート層２’がプラズマ溶射され
た後、ターゲット層となる各種溶射粉末が、プラズマ溶
射され、ターゲット層１’が形成される。なお、本願明
細書においては、本発明におけるプラズマ溶射により形
成されるターゲット材をターゲット層という。
【００１９】本発明では、従来ターゲットでは必要であ
った、所望の形状に成形する工程、焼結する工程、複雑
な構造や種々の形状に加工する工程、およびボンディン
グ工程を必要としない。本発明では、ターゲット層とな
る溶射粉末を得るまでの工程のみが必要となる。容易に
入手できない複雑な化合物の場合、化学的合成あるいは
固相反応を利用して作製でき、その後、粉砕または造粒
し、さらに分級して溶射に適当な流動しやすい粒径に揃
えることで利用される。
った、所望の形状に成形する工程、焼結する工程、複雑
な構造や種々の形状に加工する工程、およびボンディン
グ工程を必要としない。本発明では、ターゲット層とな
る溶射粉末を得るまでの工程のみが必要となる。容易に
入手できない複雑な化合物の場合、化学的合成あるいは
固相反応を利用して作製でき、その後、粉砕または造粒
し、さらに分級して溶射に適当な流動しやすい粒径に揃
えることで利用される。
【００２０】本発明で用いるターゲット層を形成するた
めの溶射粉末としては、脆い、あるいは、融点の低い金
属や合金が、プラズマ溶射する上で効果的であり、好ま
しい。例えば、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｃｒ等の金属
やＺｎ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｔｉ等のほとんどの
金属や合金が選ばれる。
めの溶射粉末としては、脆い、あるいは、融点の低い金
属や合金が、プラズマ溶射する上で効果的であり、好ま
しい。例えば、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｃｒ等の金属
やＺｎ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｔｉ等のほとんどの
金属や合金が選ばれる。
【００２１】また、金属や合金の他、ＴｉＯ2 、Ａｌ2
Ｏ3 、ＺｒＯ2 等の酸化物、ＺｒＳｉ2 、ＭｏＳｉ2 等
のケイ化物、ＺｒＢ2 、ＣｒＢ、ＴｉＢ2 、ＬａＢ6 等
のホウ化物等ほとんどのセラミックスも使用できる。
Ｏ3 、ＺｒＯ2 等の酸化物、ＺｒＳｉ2 、ＭｏＳｉ2 等
のケイ化物、ＺｒＢ2 、ＣｒＢ、ＴｉＢ2 、ＬａＢ6 等
のホウ化物等ほとんどのセラミックスも使用できる。
【００２２】本発明で用いる溶射粉末は以下の方法によ
り作成できる。すなわち、平均粒径１０μｍ以下の各種
粉末の１種以上を所定量秤量し、ＰＶＡ等のバインダー
と、水および／または有機溶媒とを分散媒として用い
て、ボールミルで３時間以上湿式混合し、泥しょうを作
製した後、スプレイドライにて、２０〜１００μｍ程度
の粒径に乾燥して溶射粉末を得ることができる。
り作成できる。すなわち、平均粒径１０μｍ以下の各種
粉末の１種以上を所定量秤量し、ＰＶＡ等のバインダー
と、水および／または有機溶媒とを分散媒として用い
て、ボールミルで３時間以上湿式混合し、泥しょうを作
製した後、スプレイドライにて、２０〜１００μｍ程度
の粒径に乾燥して溶射粉末を得ることができる。
【００２３】また、上記において、泥しょうをスプレイ
ドライする代わりに、泥しょうを乾燥し、酸化または不
活性雰囲気下の高温で焼成した後、得られた塊状の粉末
を分級して、２０〜１００μｍ程度の溶射粉末を得るこ
ともできる。
ドライする代わりに、泥しょうを乾燥し、酸化または不
活性雰囲気下の高温で焼成した後、得られた塊状の粉末
を分級して、２０〜１００μｍ程度の溶射粉末を得るこ
ともできる。
【００２４】本発明で用いる溶射粉末は、１００μｍよ
り大きいと高温のプラズマガス中で半溶融状態にしにく
く、また２０μｍより小さいとプラズマ溶射時に高温プ
ラズマガス中に分散してしまい付着しにくくなる。
り大きいと高温のプラズマガス中で半溶融状態にしにく
く、また２０μｍより小さいとプラズマ溶射時に高温プ
ラズマガス中に分散してしまい付着しにくくなる。
【００２５】凹型バッキングプレート３’や凹型ターゲ
ット材４（両者まとめて以下、金属基体という）として
は、ステンレス、銅、チタン等の種々の金属や合金が使
用できる。
ット材４（両者まとめて以下、金属基体という）として
は、ステンレス、銅、チタン等の種々の金属や合金が使
用できる。
【００２６】本発明においては、ターゲット層となる溶
射粉末のプラズマ溶射に先だって、密着性向上のため、
その金属基体の表面をＡｌ2 Ｏ3 やＳｉＣの砥粒を用い
てサンドブラストする等により荒らしておくことが好ま
しい。あるいは、金属基体の表面をＶ溝状に加工した
後、Ａｌ2 Ｏ3 やＳｉＣの砥粒を用い、サンドブラスト
し、密着性を向上させることも好ましい。
射粉末のプラズマ溶射に先だって、密着性向上のため、
その金属基体の表面をＡｌ2 Ｏ3 やＳｉＣの砥粒を用い
てサンドブラストする等により荒らしておくことが好ま
しい。あるいは、金属基体の表面をＶ溝状に加工した
後、Ａｌ2 Ｏ3 やＳｉＣの砥粒を用い、サンドブラスト
し、密着性を向上させることも好ましい。
【００２７】本発明においては、金属基体表面を荒らし
た後に、溶射するターゲット層と金属基体との熱膨張差
を緩和するとともに、また、機械的、熱的な衝撃による
剥離にも耐えるよう密着性を高めるため、金属または合
金からなるアンダーコート層２’を形成することが重要
である。
た後に、溶射するターゲット層と金属基体との熱膨張差
を緩和するとともに、また、機械的、熱的な衝撃による
剥離にも耐えるよう密着性を高めるため、金属または合
金からなるアンダーコート層２’を形成することが重要
である。
【００２８】かかるアンダーコート層２’としては、金
属基体とターゲット層となる材料との中間の熱膨張係数
を有する層（以下Ａ層という）および／またはターゲッ
ト層となる材料に近い熱膨張係数を有する層（以下Ｂ層
という）が用いられる。
属基体とターゲット層となる材料との中間の熱膨張係数
を有する層（以下Ａ層という）および／またはターゲッ
ト層となる材料に近い熱膨張係数を有する層（以下Ｂ層
という）が用いられる。
【００２９】アンダーコート層２’がＡ層あるいはＢ層
だけであっても、金属や合金は、弾性が高く、脆さが小
さいので、金属基体との密着力を高めうるが、両方の層
を形成し、金属基体／Ａ層／Ｂ層／ターゲット材料被膜
層という構成とするのが最適である。
だけであっても、金属や合金は、弾性が高く、脆さが小
さいので、金属基体との密着力を高めうるが、両方の層
を形成し、金属基体／Ａ層／Ｂ層／ターゲット材料被膜
層という構成とするのが最適である。
【００３０】Ｂ層の熱膨張係数は、ターゲットとなる被
膜層の熱膨張係数±２×１０-6／℃の範囲内であること
が最適である。
膜層の熱膨張係数±２×１０-6／℃の範囲内であること
が最適である。
【００３１】また、かかるアンダーコート層の材料の中
から金属基体に近い熱膨張係数の材料と、ターゲット層
に近い熱膨張係数の材料とを傾斜組成的に変化させたア
ンダーコート層を設けても、より密着性が高まるので好
ましい。
から金属基体に近い熱膨張係数の材料と、ターゲット層
に近い熱膨張係数の材料とを傾斜組成的に変化させたア
ンダーコート層を設けても、より密着性が高まるので好
ましい。
【００３２】アンダーコート層２’の材料としては、Ｍ
ｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−
Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ、Ｎｉ
−Ｃｏ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ等の導電性材料を挙げられる。
アンダーコート層２’の膜厚は、Ａ層、Ｂ層とも３０〜
１００μｍ程度が好ましい。
ｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−
Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ、Ｎｉ
−Ｃｏ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ等の導電性材料を挙げられる。
アンダーコート層２’の膜厚は、Ａ層、Ｂ層とも３０〜
１００μｍ程度が好ましい。
【００３３】アンダーコート層２’の材料はターゲット
層の熱膨張係数に応じて変える必要がある。金属基体と
して使用可能な銅やステンレス等の熱膨張係数は、１７
〜１８×１０-6／℃であり、チタンの熱膨張係数は８．
８×１０-6／℃である。
層の熱膨張係数に応じて変える必要がある。金属基体と
して使用可能な銅やステンレス等の熱膨張係数は、１７
〜１８×１０-6／℃であり、チタンの熱膨張係数は８．
８×１０-6／℃である。
【００３４】例えば、ターゲット層が、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｚ
ｒ、Ｚｒ−Ｂ系、Ｔｉ−Ｂ系、Ｃｒ−Ｓｉ系、Ｓｎ−Ｓ
ｉ系、Ｚｒ−Ｓｉ系等（熱膨張係数５〜６×１０-6／
℃）の場合は、アンダーコートＡ層の好ましい熱膨張係
数は１２〜１５×１０-6／℃であり、その材料として
は、Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｌ系、Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｎｉ−Ｃｒ−
Ａｌ系、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−
Ａｌ−Ｙ系等が挙げられる。また、アンダーコートＢ層
の好ましい熱膨張係数は５〜８×１０-6／℃であり、そ
の材料としては、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等が挙げられ
る。
ｒ、Ｚｒ−Ｂ系、Ｔｉ−Ｂ系、Ｃｒ−Ｓｉ系、Ｓｎ−Ｓ
ｉ系、Ｚｒ−Ｓｉ系等（熱膨張係数５〜６×１０-6／
℃）の場合は、アンダーコートＡ層の好ましい熱膨張係
数は１２〜１５×１０-6／℃であり、その材料として
は、Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｌ系、Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｎｉ−Ｃｒ−
Ａｌ系、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−
Ａｌ−Ｙ系等が挙げられる。また、アンダーコートＢ層
の好ましい熱膨張係数は５〜８×１０-6／℃であり、そ
の材料としては、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等が挙げられ
る。
【００３５】ターゲット層が、Ｔａ−Ｂ系、Ｔａ−Ｓｉ
系等（熱膨張係数８〜９×１０-6／℃）の場合は、アン
ダーコートＡ層の好ましい熱膨張係数は１２〜１５×１
０-6／℃であり、その材料としては、Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｌ
系、Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系、Ｎｉ−Ｃｒ−
Ａｌ−Ｙ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系等が挙げら
れる。また、アンダーコートＢ層の好ましい熱膨張係数
は８〜１０×１０-6／℃であり、その材料としては、Ｔ
ｉ、Ｎｂ等が挙げられる。
系等（熱膨張係数８〜９×１０-6／℃）の場合は、アン
ダーコートＡ層の好ましい熱膨張係数は１２〜１５×１
０-6／℃であり、その材料としては、Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｌ
系、Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系、Ｎｉ−Ｃｒ−
Ａｌ−Ｙ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系等が挙げら
れる。また、アンダーコートＢ層の好ましい熱膨張係数
は８〜１０×１０-6／℃であり、その材料としては、Ｔ
ｉ、Ｎｂ等が挙げられる。
【００３６】ターゲット層が、Ｓｎ−Ｔｉ系、Ｃｒ−Ｂ
系等（熱膨張係数１０〜１３×１０-6／℃）の場合は、
アンダーコートＢ層の好ましい熱膨張係数は１０〜１３
×１０-6／℃であり、その材料としては、Ｎｉ、Ｎｉ−
Ａｌ系、Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系、Ｎｉ−Ｃ
ｒ−Ａｌ−Ｙ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系等が挙
げられ、アンダーコートＡ層は省略できる。このように
ターゲット層と金属基体との熱膨張係数の差が小さい場
合には、アンダーコート層は１層でもよい。特に、金属
基体がチタンの場合は、ターゲット層と金属基体との熱
膨張係数の差が小さくなる場合が多く、Ｂ層のみの構成
となる場合が多い。
系等（熱膨張係数１０〜１３×１０-6／℃）の場合は、
アンダーコートＢ層の好ましい熱膨張係数は１０〜１３
×１０-6／℃であり、その材料としては、Ｎｉ、Ｎｉ−
Ａｌ系、Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系、Ｎｉ−Ｃ
ｒ−Ａｌ−Ｙ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ系等が挙
げられ、アンダーコートＡ層は省略できる。このように
ターゲット層と金属基体との熱膨張係数の差が小さい場
合には、アンダーコート層は１層でもよい。特に、金属
基体がチタンの場合は、ターゲット層と金属基体との熱
膨張係数の差が小さくなる場合が多く、Ｂ層のみの構成
となる場合が多い。
【００３７】アンダーコート層２’の上に前述のターゲ
ット層を形成する溶射粉末を、Ａｒや、Ａｒ＋Ｈ2 等の
還元下の高温プラズマガス中で、半溶融状態にしつつ、
このガスにより、上記アンダーコート層２’上に輸送し
て付着させ、ターゲット層を形成する。
ット層を形成する溶射粉末を、Ａｒや、Ａｒ＋Ｈ2 等の
還元下の高温プラズマガス中で、半溶融状態にしつつ、
このガスにより、上記アンダーコート層２’上に輸送し
て付着させ、ターゲット層を形成する。
【００３８】本発明においては、アンダーコート層２’
を挿入することにより、２〜１０ｍｍの膜厚で、安定な
ターゲット層を形成できる。
を挿入することにより、２〜１０ｍｍの膜厚で、安定な
ターゲット層を形成できる。
【００３９】また、高温プラズマガス中でターゲット層
を形成することにより、ターゲット層の化学組成や鉱物
組成の変動が少なく、均質で高密度なターゲット層を得
ることができる。
を形成することにより、ターゲット層の化学組成や鉱物
組成の変動が少なく、均質で高密度なターゲット層を得
ることができる。
【００４０】なお、前述のアンダーコート層２’を形成
する際も高温プラズマガス中、好ましくは還元下の高温
プラズマガス中でのプラズマ溶射法により形成するのが
好ましい。
する際も高温プラズマガス中、好ましくは還元下の高温
プラズマガス中でのプラズマ溶射法により形成するのが
好ましい。
【００４１】プラズマ溶射法としては、特開昭６２−１
６１９４５号公報に示されるように、水プラズマ溶射法
もある。水プラズマ溶射法の場合、水にアルコールを添
加して溶射することにより、酸化しやすい金属や合金、
非酸化物の溶射にも適用でき、本発明に採用できる。
６１９４５号公報に示されるように、水プラズマ溶射法
もある。水プラズマ溶射法の場合、水にアルコールを添
加して溶射することにより、酸化しやすい金属や合金、
非酸化物の溶射にも適用でき、本発明に採用できる。
【００４２】本発明のターゲットは、ＤＣ（直流）スパ
ッタリング法に用いられる他、ＲＦ（高周波）スッパタ
リング法にも用いられる。
ッタリング法に用いられる他、ＲＦ（高周波）スッパタ
リング法にも用いられる。
【００４３】
【作用】本発明のターゲットは、凹型の形状の部分にタ
ーゲット層が図６または７に示されるように密着形成さ
れ、スパッタリング後は図８または９に示されるように
消費される。したがって、ターゲット材の使用効率は従
来のターゲットと比べて格段に高く、９０〜９８％が達
成される。
ーゲット層が図６または７に示されるように密着形成さ
れ、スパッタリング後は図８または９に示されるように
消費される。したがって、ターゲット材の使用効率は従
来のターゲットと比べて格段に高く、９０〜９８％が達
成される。
【００４４】本発明においては、高温プラズマガス中で
ターゲット層を形成するため、ターゲット層の化学組成
や鉱物組成の変動が少なく、均質で高密度なターゲット
層が形成される。
ターゲット層を形成するため、ターゲット層の化学組成
や鉱物組成の変動が少なく、均質で高密度なターゲット
層が形成される。
【００４５】本発明のターゲットは、特定のアンダーコ
ート層を有するため、ターゲット層から金属基体、さら
にはカソード電極への熱伝導がよく、また、ターゲット
層が金属基体上に強固に密着している。したがって、成
膜速度を上げるための高いスパッタリングパワーをかけ
た場合でも、冷却が十分に行われるとともに、急激な熱
ショックによるターゲット層の剥離、割れもなく、単位
面積あたりに大きな電力を投入することが可能である。
ート層を有するため、ターゲット層から金属基体、さら
にはカソード電極への熱伝導がよく、また、ターゲット
層が金属基体上に強固に密着している。したがって、成
膜速度を上げるための高いスパッタリングパワーをかけ
た場合でも、冷却が十分に行われるとともに、急激な熱
ショックによるターゲット層の剥離、割れもなく、単位
面積あたりに大きな電力を投入することが可能である。
【００４６】また、ターゲット層の侵食ゾーンが薄くな
っても、これらの薄くなった部分に同じ材質のターゲッ
ト層をプラズマ溶射することにより、元の状態に容易に
再生することもできる。
っても、これらの薄くなった部分に同じ材質のターゲッ
ト層をプラズマ溶射することにより、元の状態に容易に
再生することもできる。
【００４７】さらに、ターゲット層の厚みに場所による
分布を持たせることも容易に可能であり、それによって
ターゲット表面における磁界の強さや温度分布を持たせ
ることができ、生成する薄膜の厚み分布をコントロール
することも可能となる。
分布を持たせることも容易に可能であり、それによって
ターゲット表面における磁界の強さや温度分布を持たせ
ることができ、生成する薄膜の厚み分布をコントロール
することも可能となる。
【００４８】
【実施例】ターゲット層としてＳｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ
−Ｓｎ、ＴｉＯ2 、ＺｒＳｉ2 等の溶射粉末をそれぞれ
平均粒径２０〜１００μｍに整粒したものを調製した。
−Ｓｎ、ＴｉＯ2 、ＺｒＳｉ2 等の溶射粉末をそれぞれ
平均粒径２０〜１００μｍに整粒したものを調製した。
【００４９】金属基体として図７に示すような、バッキ
ングプレート３と接着された、スパッタリングにより凹
型状に侵食された平板状のＴｉターゲット材４を準備し
た。該金属基体表面をサンドブラストした後、表１の例
１〜４に示す各種アンダーコート層２’をそれぞれの金
属基体に施した。
ングプレート３と接着された、スパッタリングにより凹
型状に侵食された平板状のＴｉターゲット材４を準備し
た。該金属基体表面をサンドブラストした後、表１の例
１〜４に示す各種アンダーコート層２’をそれぞれの金
属基体に施した。
【００５０】次に、表１の例１〜４に示す材質の溶射粉
末をそれぞれ溶射し、ターゲット層を形成した。
末をそれぞれ溶射し、ターゲット層を形成した。
【００５１】また、金属基体として、図６に示すよう
な、マシニングセンターにより凹型状に掘り加工した銅
製のバッキングプレート３’を準備し、基体表面をサン
ドブラストした後、表１の例５〜７に示す各種アンダー
コート層２’をそれぞれ施し、次いで、表１の例５〜７
に示す材質の溶射粉末をそれぞれ溶射し、ターゲット層
を形成した。なお、例１〜７において用いた溶射粉末
は、それぞれ平均粒径２０〜１００μｍに整粒したもの
である。
な、マシニングセンターにより凹型状に掘り加工した銅
製のバッキングプレート３’を準備し、基体表面をサン
ドブラストした後、表１の例５〜７に示す各種アンダー
コート層２’をそれぞれ施し、次いで、表１の例５〜７
に示す材質の溶射粉末をそれぞれ溶射し、ターゲット層
を形成した。なお、例１〜７において用いた溶射粉末
は、それぞれ平均粒径２０〜１００μｍに整粒したもの
である。
【００５２】例８〜９は比較例である。従来の円板状と
平板状の銅製バッキングプレートを用意し、ターゲット
材としてＳｉと、ＺｒＳｉ2 の焼結体をそれぞれ製作
し、加工してＩｎボンディング材によって、上記バッキ
ングプレートにそれぞれ接合し、表１の例８〜９に示す
ターゲットを得た。
平板状の銅製バッキングプレートを用意し、ターゲット
材としてＳｉと、ＺｒＳｉ2 の焼結体をそれぞれ製作
し、加工してＩｎボンディング材によって、上記バッキ
ングプレートにそれぞれ接合し、表１の例８〜９に示す
ターゲットを得た。
【００５３】以上のように準備された例１〜９のターゲ
ットをマグネトロンスパッタリング装置に取り付け、成
膜を行いスパッタリングによる侵食がバッキングプレー
ト面に達するまで使用した後、重量減を測定し、ターゲ
ット材の使用効率を求めた。また、スパッタリング中の
ターゲットの割れ、剥離等もチェックした。これらの結
果を表１に示す。
ットをマグネトロンスパッタリング装置に取り付け、成
膜を行いスパッタリングによる侵食がバッキングプレー
ト面に達するまで使用した後、重量減を測定し、ターゲ
ット材の使用効率を求めた。また、スパッタリング中の
ターゲットの割れ、剥離等もチェックした。これらの結
果を表１に示す。
【００５４】表１に示す通り、本発明の例１〜７のター
ゲットは、使用効率が高く、安定して高速で成膜できた
が、従来の例８〜９のターゲットは使用効率が１０〜２
０％程度であり、割れ、剥離等も発生した。
ゲットは、使用効率が高く、安定して高速で成膜できた
が、従来の例８〜９のターゲットは使用効率が１０〜２
０％程度であり、割れ、剥離等も発生した。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【発明の効果】本発明のターゲットの使用効率は従来の
ターゲットと比べ格段に高く、また、均質で高密度であ
り熱ショックにも強い。また、ターゲットの製造方法に
おいて、高温プラズマガス中でのプラズマ溶射法を用い
るため、従来のような成形、焼成、加工、ボンディング
等の工程を必要とせず、容易に、低コストで任意形状の
ターゲットが作成される。
ターゲットと比べ格段に高く、また、均質で高密度であ
り熱ショックにも強い。また、ターゲットの製造方法に
おいて、高温プラズマガス中でのプラズマ溶射法を用い
るため、従来のような成形、焼成、加工、ボンディング
等の工程を必要とせず、容易に、低コストで任意形状の
ターゲットが作成される。
【００５７】また、本発明のターゲットの製造方法は、
使用後消費した部分に、同組成のターゲット材の溶射粉
末をプラズマ溶射することでターゲットの再生を可能と
するものであり、経済的にも有用である。
使用後消費した部分に、同組成のターゲット材の溶射粉
末をプラズマ溶射することでターゲットの再生を可能と
するものであり、経済的にも有用である。
【００５８】本発明のターゲットを用いれば、スパッタ
リング時の冷却効率も高く、また、スパッタリングパワ
ーを高くしても、ターゲットの亀裂や破損がないため、
安定した高速成膜が可能となる。したがって、表示素
子、ＣＲＴ用をはじめとし、建築用、自動車用等の大面
積ガラス等の生産性が著しく向上する。
リング時の冷却効率も高く、また、スパッタリングパワ
ーを高くしても、ターゲットの亀裂や破損がないため、
安定した高速成膜が可能となる。したがって、表示素
子、ＣＲＴ用をはじめとし、建築用、自動車用等の大面
積ガラス等の生産性が著しく向上する。
【図１】従来ターゲットの形状を示す斜視図
【図２】従来ターゲットの形状を示す斜視図
【図３】従来ターゲットの消耗状態を示す断面図
【図４】本発明のターゲットの形状を例示する斜視図
【図５】本発明のターゲットの形状を例示する斜視図
【図６】本発明のターゲットの断面図
【図７】本発明のターゲットの断面図
【図８】本発明のターゲットの消耗状態を示す断面図
【図９】本発明のターゲットの消耗状態を示す断面図
１ ：ターゲット材 １’：ターゲット層 ２ ：Ｉｎボンディング材 ２’：アンダーコート層 ３ ：バッキングプレート ３’：エロージョン領域に相当する凹部形状を有するバ
ッキングプレート（基体） ４ ：凹型のエロージョン形状に侵食されたターゲット
材（基体）
ッキングプレート（基体） ４ ：凹型のエロージョン形状に侵食されたターゲット
材（基体）
Claims (9)
- 【請求項１】基体上に、金属または合金からなるアンダ
ーコート層、ターゲット層が順次形成されたプレーナ型
マグネトロンスパッタリング用ターゲットの製造方法に
おいて、該基体として、エロージョン領域に相当する凹
部形状を有する基体を用い、アンダーコート層上に、タ
ーゲット層をプラズマ溶射により形成することを特徴と
するスパッタリング用ターゲットの製造方法。 - 【請求項２】前記基体として、金属または合金の基体を
用いることを特徴とする請求項１のスパッタリング用タ
ーゲットの製造方法。 - 【請求項３】前記基体として、スパッタリングにより侵
食されて凹型の掘り形状を有する、金属または合金のタ
ーゲット材を用いることを特徴とする請求項１のスパッ
タリング用ターゲットの製造方法。 - 【請求項４】前記基体として、表面が荒れた基体を用い
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項のスパ
ッタリング用ターゲットの製造方法。 - 【請求項５】前記アンダーコート層として、基体の熱膨
張係数とターゲット層の熱膨張係数との中間の熱膨張係
数を有する層および／またはターゲット層に近似した熱
膨張係数を有する層を用いることを特徴とする請求項１
〜４のいずれか１項のスパッタリング用ターゲットの製
造方法。 - 【請求項６】基体上に、金属または合金からなるアンダ
ーコート層、ターゲット層が順次形成されたプレーナ型
マグネトロンスパッタリング用ターゲットにおいて、該
基体は、エロージョン領域に相当する凹部形状を有する
基体であり、ターゲット層は、アンダーコート層上に、
プラズマ溶射により形成されたものであることを特徴と
するスパッタリング用ターゲット。 - 【請求項７】前記基体は、金属または合金の基体である
ことを特徴とする請求項６のスパッタリング用ターゲッ
ト。 - 【請求項８】前記基体は、スパッタリングにより侵食さ
れて凹型の掘り形状を有する、金属または合金のターゲ
ット材であることを特徴とする請求項６のスパッタリン
グ用ターゲット。 - 【請求項９】前記アンダーコート層は、基体の熱膨張係
数とターゲット層の熱膨張係数との中間の熱膨張係数を
有する層および／またはターゲット層に近似した熱膨張
係数を有する層であることを特徴とする請求項６〜８の
いずれか１項のスパッタリング用ターゲット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24978094A JPH08109472A (ja) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24978094A JPH08109472A (ja) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08109472A true JPH08109472A (ja) | 1996-04-30 |
Family
ID=17198123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24978094A Pending JPH08109472A (ja) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08109472A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003516473A (ja) * | 1999-12-03 | 2003-05-13 | ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム | 改良されたスパッタリングターゲット及びその製法並びに使用 |
| EP1873274A3 (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | PVD cylindrical target |
| JP2011132587A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | ターゲットバッキングプレート組立体 |
| JP2012007218A (ja) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Nihon Ceratec Co Ltd | スパッタリングターゲット、その製造方法およびターゲット材原料 |
| WO2015017627A1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-05 | H.C. Starck Inc. | Partial spray refurbishment of sputtering targets |
| JP2018104745A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 三菱マテリアル電子化成株式会社 | シリコンターゲット材 |
| CN112640029A (zh) * | 2018-10-05 | 2021-04-09 | 梭莱先进镀膜工业公司 | 溅射靶 |
-
1994
- 1994-10-14 JP JP24978094A patent/JPH08109472A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003516473A (ja) * | 1999-12-03 | 2003-05-13 | ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム | 改良されたスパッタリングターゲット及びその製法並びに使用 |
| JP4851672B2 (ja) * | 1999-12-03 | 2012-01-11 | ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム | 改良されたスパッタリングターゲット及びその製法並びに使用 |
| EP1873274A3 (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | PVD cylindrical target |
| US7955673B2 (en) | 2006-06-29 | 2011-06-07 | Kobe Steel, Ltd. | PVD cylindrical target |
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| CN105593406A (zh) * | 2013-08-01 | 2016-05-18 | H.C.施塔克公司 | 溅射靶的部分喷涂翻新 |
| WO2015017627A1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-05 | H.C. Starck Inc. | Partial spray refurbishment of sputtering targets |
| US9976212B2 (en) * | 2013-08-01 | 2018-05-22 | H.C. Starck Inc. | Partial spray refurbishment of sputtering targets |
| US20220148864A1 (en) * | 2013-08-01 | 2022-05-12 | Steven A. Miller | Partial spray refurbishment of sputtering targets |
| US11739416B2 (en) * | 2013-08-01 | 2023-08-29 | H.C. Starck Solutions Euclid, LLC | Partial spray refurbishment of sputtering targets |
| JP2018104745A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 三菱マテリアル電子化成株式会社 | シリコンターゲット材 |
| WO2018123183A1 (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 三菱マテリアル電子化成株式会社 | シリコンターゲット材 |
| CN112640029A (zh) * | 2018-10-05 | 2021-04-09 | 梭莱先进镀膜工业公司 | 溅射靶 |
| JP2022504245A (ja) * | 2018-10-05 | 2022-01-13 | ソレラス・アドヴァンスト・コーティングス・ビーヴイ | 平面スパッタリングターゲット |
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