WO2015111576A1 - スパッタリングターゲット - Google Patents

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WO2015111576A1
WO2015111576A1 PCT/JP2015/051395 JP2015051395W WO2015111576A1 WO 2015111576 A1 WO2015111576 A1 WO 2015111576A1 JP 2015051395 W JP2015051395 W JP 2015051395W WO 2015111576 A1 WO2015111576 A1 WO 2015111576A1
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sputtering
region
target material
target
sputtering target
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幹雄 瀧川
稔顕 黒田
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Priority to KR1020167019560A priority patent/KR20160111387A/ko
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3423—Shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
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    • H01J37/3426—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering target.
  • an inert gas such as argon is introduced under vacuum and a high DC voltage is applied between the substrate and the target material to cause the plasma (or ionized) inert gas to collide with the target material.
  • target atoms contained in the target material are knocked out, the hit atoms are deposited on the substrate, and a thin film is formed on the substrate.
  • magnetron sputtering in which a magnet is disposed on the back side of a sputtering surface of a target material (that is, a surface on which a plasma (or ionized) inert gas collides with the target material) to increase the deposition rate. ing.
  • a sputtering target used for such sputtering generally includes a target material having a flat disk-shaped surface, and the sputtering surface is circular.
  • Patent Document 1 discloses a sputtering target having a long lifetime.
  • the distance between the sputtering surface of the target material and the substrate (hereinafter sometimes referred to as “TS distance”) is reduced, so in the initial stage of sputtering.
  • the film thickness uniformity of the thin film formed on the substrate is lowered.
  • the target material erosion becomes severe with time (particularly near the outer periphery of the target material) and the target material is difficult to consume (particularly the target material).
  • the sputtering is performed for a long time, the difference becomes large, and the film thickness uniformity of the thin film formed on the substrate is greatly reduced.
  • the film thickness uniformity of the thin film formed on the substrate can be improved at any stage from the initial stage of sputtering to the end thereof. It was difficult to secure.
  • the present inventor has found that a circular flat first region located in the center of the sputtering surface of the target material of the sputtering target and a first region concentrically with the first region outside the first region.
  • a ring-shaped second region disposed in the first region, and the first region is disposed at a position that is at most 15% lower than the thickness of the second region with respect to the second region,
  • a long life of 1800 kWh or more can be achieved with integrated power, and an excellent thin film formed on the substrate in the meantime.
  • the present inventors have found that thickness uniformity can be ensured and have completed the present invention.
  • the present invention provides the following sputtering target, but the disclosure in the present specification is not limited to the following sputtering target.
  • a sputtering target including a target material, wherein the target material has a circular flat first region located in the center on the sputtering surface, and a concentric shape with the first region outside the first region.
  • the first region is disposed at a position that is at most 15% lower than the thickness of the second region with respect to the second region.
  • the sputtering target is characterized in that the diameter of the first region is 60% to 80% of the diameter of the outer periphery of the sputtering surface.
  • the present invention it is possible to achieve both a long life of the sputtering target, particularly a long life of 1800 kWh or more and excellent film thickness uniformity in a thin film formed on the substrate therebetween.
  • the perspective view which shows one Embodiment of the sputtering target of this invention.
  • the top view and sectional drawing which show typically one Embodiment of the sputtering target of this invention.
  • Cross-sectional view of the target material T schematically shows the sputtering target of the target material T 0 and the invention of the sputtering target of standard shape.
  • Sectional view respectively showing schematically a sputtering target of the target material T 0 and Comparative Examples 1 and 2 sputtering target target material Tc 1 and Tc 2 standard shape.
  • Target material T 0 and Comparative Examples 3 and sectional views respectively schematically showing the sputtering target of the target material Tc 3 and Tc 4 of 4 of the sputtering target of standard shape.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing measurement points (Points 1 to 49) of sheet resistance values ( ⁇ / ⁇ ) at 49 points of a thin film on a substrate having a diameter of 200 mm.
  • the graph which shows the film thickness uniformity at the time of using the sputtering target of a reference example (standard shape).
  • the graph which shows the relationship between integrated electric power and the film thickness of the thin film formed on a board
  • sputtering target of the present invention will be described in detail below with reference to specific embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the sputtering target of the present invention is not limited to the following embodiment.
  • FIGS. 1 and 2 One embodiment of the sputtering target of the present invention is schematically shown in FIGS. 1 and 2 is schematically shown for illustration, and actual dimensions and shapes are as defined in this specification.
  • the sputtering target 10 of the present invention includes a target material T as shown in FIGS.
  • the target material T includes a sputtering surface S that receives an inert gas that has been plasmatized (or ionized) by sputtering.
  • the sputtering surface S has a circular flat first region 1 located at the center thereof, and a ring-shaped first region that is located outside the first region 1 and is concentrically arranged with the first region 1. 2 region 2.
  • both the first region 1 and the second region 2 are shown as planes, but these are not limited to planes.
  • the first region 1 can be disposed parallel to each other preferably at a position (vertically below) that is at most 15% lower than the second region 2 with respect to the thickness of the second region.
  • the target material T has a sputtering surface S composed of the first region 1, the second region 2, and the intermediate region 3 thereof.
  • the sputtering surface S has a circular outer periphery (the outer periphery of the sputtering surface S coincides with the outer periphery of the second region 2), and the first region
  • the diameter of 1 is 60% to 80%, preferably 60% to 75%, more preferably 65% to 75%, and still more preferably 67% to 72% of the diameter of the outer periphery of the sputtering surface S.
  • the sputtering target 10 of the present invention has the above-described configuration, it can achieve a long life of 1800 kWh or more when sputtering using a sputtering apparatus such as a magnetron sputtering apparatus, and is equivalent to or equivalent to a conventional product.
  • a thin film having the above film thickness uniformity can be formed on the substrate over 0 to 1800 kWh or more.
  • aluminum is preferable.
  • an aluminum alloy is also preferable as the material of the target material T, and the aluminum alloy may contain a metal such as copper or silicon, and the content thereof is, for example, 2% by weight or less, preferably 1% by weight. It is as follows.
  • the target material T includes a circular and flat first region 1, a second region 2, and an intermediate region 3 as necessary. Can be formed.
  • the diameter d 4 of the sputtering surface S is, for example, in the range of 260 mm to 325 mm.
  • the back surface 4 of the target material T (that is, the surface opposite to the sputtering surface S) preferably has a circular outer periphery, and the outer periphery has a diameter in the range of 330 mm to 345 mm, for example.
  • the back surface 4 of the target material T may be formed in a conical shape with the center of the circle as a vertex.
  • the depth of the dent is usually 1 mm to 3 mm at the apex.
  • the peripheral portion (or side surface) 5 of the target material T is a surface that is linearly continuous from the end of the second region 2 to the joint portion x with the support member 6.
  • the peripheral edge 5 has a tapered surface or a cylinder whose radial size increases as it proceeds from the end of the second region 2 toward the joint x with the support member 6.
  • the surface may be a shape.
  • the peripheral portion “having no step” means that the peripheral portion of the target material has a continuous surface, and an arbitrary step is not intentionally formed.
  • the joint portion x of the target material T is a ring-shaped convex portion (vertically below) as shown in the figure, but the height is not particularly limited. Further, the joint portion x of the target material T may form a plane together with the back surface 4 of the target material T (that is, may be flush).
  • the peripheral portion 5 of the target material T has no step, and by providing the peripheral portion 5 having no step as the side surface of the target material, the film thickness uniformity of the sputtering target is improved, and as a result, the target The life of the material is improved.
  • peripheral part 5 you may have several taper surfaces from which an angle differs continuously without a level
  • First region 1 As shown in FIG. 2, the first region 1 is located in the center of the sputtering surface S, has a circular flat shape, and is disposed at a position lower than the second region 2 (vertically below). It is what is done.
  • the fact that the first region 1 is “flat” means that no convex portion or concave portion is substantially formed in the first region 1.
  • the protrusions and recesses are not substantially formed” in the first region 1 means that no protrusions or recesses are intentionally formed in the first region 1.
  • the first region 1 is shown as a plane. However, as long as it is flat as described above, the first region 1 is not limited to such a plane.
  • the first region 1 is circular, and its radius r 1 is, for example, 95 mm to 130 mm, preferably 95 mm to 125 mm, more preferably 105 mm to 125 mm, and still more preferably 108 mm to 117 mm.
  • the distance d 1 (vertical direction) between the first region 1 and the second region 2 is at most 15%, preferably 4% to 12% with respect to the thickness d 3 of the second region 2 More preferably, it is 4% to 8%.
  • the distance d 1 between the first region 1 and the second region 2 is shown in actual dimensions, it is, for example, 4 mm or less, more preferably 1 mm to 3 mm, and more preferably 1 mm to 2 mm.
  • the film thickness uniformity of the thin film formed on the substrate can be improved.
  • the thickness d 2 of the target material T in the first region 1 a conventional standard (the sputtering surface diameter: 8 inches life: 1200KWh) and a thickness of 19.6mm or more, for example 20 mm ⁇ 30 mm, preferably It is 23 mm to 28 mm.
  • the back surface 4 of the target material T is, as shown, if the recessed conical shape that an apex its center, the distance d 2 is the most small thickness, the thickness at the center of the target material T It shows.
  • the thickness d 2 in the first region of the target material T is set to more than the thickness of the conventional standard (19.6mm), 1800kWh more longer life of In addition, it is possible to give excellent film thickness uniformity to the thin film formed on the substrate.
  • the second region 2 is a ring-shaped region that is outside the first region and is arranged concentrically with the first region.
  • the second region 2 is shown as a plane, but the second region 2 is not limited to a plane, and for example, it may be curved and protrude upward.
  • the thickness d 3 (corresponding to the thickness of the target material T) of the second region 2 of the target material T is, for example, 25 mm to 35 mm, preferably 25 mm to 30 mm.
  • the thickness d 3 is the junction x of the target material T with the support member 6. The thickness of the portion where the thickness is the largest is shown except for.
  • the thickness d 3 of the target material T is 1800 kWh or more despite the fact that it is larger than the thickness 19.6 mm of the conventional standard product (sputtering surface diameter: 8 inches, life: 1200 kWh).
  • the film thickness formed on the substrate can be provided with excellent film thickness uniformity.
  • the ring width d 5 in the second region 2 (that is, the difference between the outer radius and the inner radius of the second region 2) is, for example, 25 mm to 65 mm, preferably 30 mm to 65 mm, more preferably 30 mm to 60 mm. More preferably, it is 36 mm to 54 mm.
  • an intermediate region 3 exists between the first region 1 and the second region 2.
  • the intermediate region 3 connects the first region 1 and the second region 2 continuously, and preferably connects the first region 1 and the second region 2 linearly. .
  • the intermediate region 3 connecting them forms a mortar-shaped inclined surface (ie, a tapered surface).
  • the sputtering surface S has a concave portion having an inverted trapezoidal shape with the first region 1 as the bottom (see the cross-sectional view in FIG. 2).
  • the inclination angle ⁇ is preferably 10 ° to 80 °, more preferably 15 ° to 60 °.
  • the width d 6 of the intermediate region 3 shown in FIG. 2 (that is, the distance between the first region 1 and the second region 2 (horizontal direction)) is, for example, 0.1 mm to 23.0 mm, preferably 0 .1 mm to 18.0 mm, more preferably 0.5 mm to 7.5 mm.
  • the inclination angle ⁇ of the intermediate region 3 becomes smaller (that is, the inclination of the intermediate region 3 becomes gentle), and as described above, abnormal discharge at the corner is suppressed. Can do.
  • the diameter (or radius r 1 ) of the first region 1 is in the range of 60% to 80% of the diameter (or radius r s ) of the sputtering target S as described above.
  • the sputtering target 10 of the present invention may further include a support member 6 on which the above-described target material T is placed and fixed to a sputtering apparatus such as a magnetron sputtering apparatus. Good.
  • the support member 6 is made of metal and can be made of a material selected from the group consisting of metals such as aluminum, copper, iron, chromium, nickel, and alloys thereof.
  • the support member 6 is mainly composed of a ring portion for arranging the target material T described above, and may further include a flange portion 7 for enabling the support member 6 to be fixed to the sputtering apparatus.
  • the ring part and the flange part 7 of the supporting member 6 are integrally formed from said material by cutting etc.
  • the thickness of the ring portion (ie, wall thickness) is not particularly limited, and is, for example, 5 mm to 20 mm, preferably 10 mm to 15 mm.
  • the thickness of the ring portion may or may not be uniform. Therefore, it may be formed so that its thickness increases as it approaches the flange portion 7.
  • the target material T is disposed on the upper surface of the ring portion of the support member 6.
  • the target material T is coupled to the ring portion of the support member 6 by welding such as electron beam (EB) welding at the joint portion x. It is preferable. Further, it is preferable that the outer peripheral edge of the ring portion of the support member 6 is flush with the outer peripheral edge 5 of the target material T.
  • EB electron beam
  • a plurality of holes may be formed in the flange portion 7 in order to enable fixing to the sputtering apparatus with a fastener such as a bolt.
  • the thickness of the flange portion 7 is not particularly limited, and is, for example, 5 mm to 15 mm, preferably 8 mm to 12 mm, more preferably 10 mm to 11 mm. Moreover, it is preferable that the thickness of the flange part 7 is uniform.
  • the height of the support member 6 is not particularly limited, and is, for example, 10 mm to 30 mm, preferably 20 mm to 29 mm, more preferably 25 mm to 29 mm.
  • the height of the entire sputtering target (that is, the distance from the upper surface of the second region of the target material T to the rear surface of the flange portion 7 of the support member 6) is not particularly limited, and is, for example, 45 mm to 70 mm, preferably 50 mm to It is 65 mm, more preferably 50 mm to 60 mm.
  • ⁇ Manufacturing method of sputtering target> for example, first, the material of the target material T is mixed, melted and cast to form an ingot called a slab, and the ingot is rolled and heat-treated. Cut out into a disk shape with an arbitrary size to obtain a preform of the target material.
  • the preform of the target material and the support member 6 prepared in advance are joined by welding (preferably EB welding), and then the preform of the target material is formed into a desired shape by cutting.
  • the sputtering target 10 of this invention can be manufactured by shape
  • the manufacturing method of the sputtering target 10 of this invention is not limited to this method.
  • magnetron sputtering apparatus it is preferable to use a magnetron sputtering apparatus.
  • plasma (or ionized) inert gas such as argon can be captured using a magnet, so that target atoms can be ejected efficiently from the target material, and the deposition rate on the substrate can be increased. Can be increased.
  • the magnetron sputtering apparatus it is preferable to use an apparatus called “Endura” manufactured by Applied Materials, and among these, an apparatus using a Dura-type magnet is particularly preferable.
  • the substrate on which a thin film can be formed using the sputtering target of the present invention and the above-described sputtering apparatus is not particularly limited.
  • metal wafers such as silicon and copper, zinc oxide, and magnesium oxide
  • An oxide wafer such as quartz, a glass substrate such as quartz or pyrex, a resin substrate, or the like can be used.
  • the dimensions of the substrate are not particularly limited, and the diameter is, for example, 100 mm to 450 mm, preferably 150 mm to 300 mm, and more preferably 200 mm.
  • the sputtering target of the present invention has a long life of 1800 kWh or more, preferably 2000 kWh or more in terms of integrated power. This is 1.5 times or more of the lifetime (1200 kWh) of the sputtering target having the conventional standard-shaped target material.
  • the sputtering target of the present invention includes the target material T having the shape and dimensions described above (see FIG. 2).
  • the sputtering surface S of the target material T has the first region 1 and the second region 2, and the first region 1 is the second region 2 at most with respect to the second region 2.
  • the diameter of the first region 1 located at the center of the sputtering surface S is 60% of the diameter of the outer periphery of the sputtering surface S. % To 80%.
  • the absence of a step in the peripheral portion 5 of the target material T and the inclination angle ⁇ of the intermediate region 3 being 80 ° or less can also contribute to extending the life of the sputtering target.
  • the film thickness uniformity of the thin film formed on the substrate by the sputtering target of the present invention is the sheet resistance value R S ( ⁇ / ⁇ ) of the thin film measured at predetermined 49 points of the thin film formed on the substrate,
  • R V 2.9 ⁇ 10 ⁇ 8 ( ⁇ ⁇ m).
  • the sheet resistance value ( ⁇ / ⁇ ) of the thin film can be measured using, for example, Omnimap® RS35c manufactured by KLA Tencor.
  • the above film thickness uniformity is less than 4%, preferably less than 3%, more preferably less than 2%, and less than 4% even in the initial stage of sputtering (for example, 0 to 300 kWh).
  • a film thickness uniformity of preferably less than 3% and more preferably less than 2% can be achieved. Even when a long time of 1800 kWh or more, preferably 2000 kWh has elapsed, the film thickness uniformity is less than 4%, preferably less than 3%, more preferably less than 2%.
  • the sputtering target of the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to the following sputtering target.
  • Example 1> After adding 0.5% by weight of copper to aluminum of purity 99.999% or more and rolling and heat-treating an ingot (slab) obtained by melting and mixing these mixtures, it is cut into a disk shape, A preform of the target material was obtained.
  • the preform of the target material and the support member 6 having the shape shown in FIG. 2 are joined by electron beam (EB) welding, and the target material preform of the target material T shown in FIG.
  • EB electron beam
  • the sputtering target of this invention was manufactured by shape
  • Each dimension of the target material T is as follows.
  • Example 2 a sputtering target including the standard-shaped target material T 0 shown in FIG. 3 was produced.
  • the support member of the target material T 0 used were those having the same shape as in Example 1.
  • the shape of the target material T 0 of the standard shapes are as shown in the sectional view of FIG. 3, the dimensions are as follows.
  • Diameter of sputtering surface 323.42 mm
  • Maximum thickness d 0 of the target material T 0 excluding the joint x 19.61 mm
  • Overall height of the sputtering target (distance from the upper surface of the target material T 0 to the back of the flange portion of the support member): 48.26mm
  • Example 1 In the same manner as in Example 1, a sputtering target including the target material Tc 1 having the shape shown in the cross-sectional view of FIG. 4 and the top view of FIG. 6 was produced.
  • the support member of the target material Tc 1 were used those having the same shape as in Example 1.
  • the target material Tc 1 is obtained by uniformly increasing the thickness of the standard-shaped target material T 0 of the reference example as a whole and increasing it by d 10 (see the cross-sectional view of FIG. 4). Note that in the target material Tc 1 of FIG. 4, dotted line L indicates the position of the sputtering surface of the target material T 0 of the standard shape of the reference example.
  • the dimensions of the target material Tc 1 are as follows.
  • Target material Tc 1 thickness (d 0 + d 10 ): 27.61 mm d 0 : 19.61 mm d 10 : 8.00 mm
  • Diameter of sputtering surface (diameter of planar region 101)
  • d 11 319.14 mm
  • Overall height of the sputtering target (distance from the upper surface of the target material T C1 to the back of the flange portion of the support member): 56.26mm
  • ⁇ Comparative example 2> In the same manner as in Example 1, a sputtering target including the target material Tc 2 having the shape shown in the cross-sectional view of FIG. 4 and the top view of FIG. 6 was produced.
  • the support member for the target material Tc 2 was the same shape as in Example 1.
  • the target material Tc 2 is provided with a step at the periphery of the target material Tc 1 of Comparative Example 1 (see the cross-sectional view of FIG. 4).
  • the dimensions of the target material Tc 2 is as follows.
  • Target material Tc 2 thickness (d 0 + d 10 ): 27.61 mm d 0 : 19.61 mm d 10 : 8.00 mm d 12 (diameter of the central plane region 102): 260.00 mm d 13 (width of the stepped portion): 16.71 mm d 14 (width of inclined portion): 15.00 mm
  • Overall height of the sputtering target (the distance from the top surface of the target material Tc 2 to the back surface of the flange portion of the support member): 56.26mm
  • Example 3 In the same manner as in Example 1, a sputtering target including the target material Tc 3 having the shape shown in the cross-sectional view of FIG. 5 and the top view of FIG. 7 was produced.
  • the support member of the target material Tc 3 were used those having the same shape as in Example 1.
  • Target material Tc 3 is a ring-shaped planar region 201 to the sputtering surface of the target material T 0 of the standard shape of the reference example is obtained by forming by raised concentrically (see sectional view of Figure 5).
  • the dimensions of the target material Tc 3 is as follows.
  • d 0 19.61 mm d 15 (ring height): 8.00 mm (29.0% of target material thickness (d 0 + d 15 )) d 16 (diameter of central plane region 103): 200.00 mm d 17 (ring width of the ring-shaped planar region 201): 15.00 mm d 18 (width of the inclined portion inside the ring): 15.00 mm d 19 (width of the inclined portion outside the ring): 15.00 mm d 20 (width of the stepped portion): 16.71 mm Overall height of the sputtering target (the distance from the top surface of the target material Tc 3 to the back surface of the flange portion of the support member): 56.26mm
  • ⁇ Comparative example 4> In the same manner as in Example 1, a sputtering target including the target material Tc 4 having the shape shown in the cross-sectional view of FIG. 5 and the top view of FIG. 7 was produced.
  • the support member of the target material Tc 4 used were those having the same shape as in Example 1.
  • Target materials Tc 4 is the sputtering surface of the target material T 0 of the standard shape of the reference example in which the double ring-shaped planar region 202 (outer) and 203 (inner) was formed by the raised concentric ( (See the cross-sectional view of FIG. 5).
  • the dimensions of the target material Tc 4 is as follows.
  • Example 5 In the same manner as in Example 1, a sputtering target including the target material Tc 5 having the shape shown in the top view and cross-sectional view of FIG. The support member of the target material Tc 5 used were those having the same shape as in Example 1.
  • the shape of the target material Tc 5 is mainly obtained by changing the dimensions of d 1 and d 2 of the target material T (FIG. 2) of Example 1 and further forming a step portion 9 on the peripheral edge portion 5 (FIG. 8).
  • the dimensions of the target material Tc 5 is as follows.
  • a sputtering target including a target material Tc 6 was produced in the same manner as in Example 1 except that the dimensions of r 1 and d 5 were changed.
  • the support member of the target material Tc 6 used were those having the same shape as in Example 1.
  • the dimensions of the target material Tc 6 is as follows.
  • the sheet resistance value ( ⁇ / ⁇ ) of the thin film formed on the substrate using the sputtering targets of Examples, Reference Examples, and Comparative Examples under the above sputtering conditions is shown in FIG.
  • the film thickness is measured at each point, and the film thickness at each point is calculated therefrom. From the maximum value (max) and the minimum value (min), according to the formula: (max ⁇ min) / (max + min) ⁇ 100 (%) The thickness uniformity was determined, and the film thickness uniformity of the thin film formed on each substrate was evaluated by each sputtering target.
  • the film thickness was calculated from the sheet resistance value ( ⁇ / ⁇ ) measured at the above 49 points, the standard deviation ⁇ was calculated therefrom, and a value of 1 ⁇ % (percent 1 sigma) was calculated.
  • the standard deviation ⁇ is calculated by the following equation.
  • n the number of data
  • X AVE represents an average value
  • the standard-shaped sputtering target of the reference example (target material T 0 (see FIG. 4)) is excellent in film thickness uniformity, but its lifetime is 1200 kWh. It was not satisfactory.
  • the standard-shaped sputtering target of the reference example can ensure a certain degree of film thickness uniformity over the entire surface of the thin film formed on the substrate (that is, in all points 1 to 49). However, it turned out that the film thickness is low in the center part (Point 1).
  • the sputtering target (target material T (see FIG. 2)) of Example 1 of the present invention has a long life of 2000 kWh. It was.
  • the lifetime of the standard shape sputtering target of the reference example is 1200 kWh as described above (FIGS. 10 and 12), whereas the sputtering target of Example 1 of the present invention has the standard shape sputtering target of the reference example. It was found to have a lifetime of 1.5 times or more of the target.
  • the film thickness uniformity superior to that of the above-mentioned reference-shaped sputtering target in the entire range of 0 to 2000 kWh is exhibited. I understood.
  • the sputtering target of Example 1 of the present invention has a long lifetime of 2000 kWh and can provide excellent film thickness uniformity over the entire surface of the substrate in the entire lifetime of 0 to 2000 kWh. .
  • the sputtering target of Comparative Example 1 can perform sputtering up to 2000 kWh. It was found that the film thickness uniformity was significantly deteriorated at 0 to 300 kWh.
  • the film thickness is small in the central portion (Point 1) of the substrate, and particularly in the initial stage (0 to 300 kWh), the central portion (Point 1) of the substrate. It was found that the film thickness was extremely small.
  • the film thickness uniformity is poor at the initial stage of sputtering (0 to 300 kWh). It was found that the film thickness was extremely small at the center (Point 1).
  • the film thickness of the thin film formed on the outer peripheral portion (Point 26-49) of the substrate is small from the initial stage immediately after sputtering, and is uniform over the entire surface of the substrate. It was found that a sufficient film thickness could not be obtained.
  • the film thickness uniformity is improved from the initial stage of sputtering. It turned out to be significantly worse.
  • FIG. 18 shows the amount of erosion of the target material in the sputtering target of Comparative Example 2.
  • the solid line shows the erosion amount of the target material of the sputtering target of the reference example
  • the broken line shows the erosion amount of the target material of the sputtering target of Comparative Example 2 (every 400 kWh from 0 to 800 kWh).
  • FIG. 18 indicates that the most consumed portion of the target material is closer to the outer peripheral portion in the sputtering target of Comparative Example 2 than in the reference example.
  • the amount of sputtering at a position farther from the outer periphery of the substrate increases and is consumed without reaching the outer periphery (Point 26-49) of the substrate, so that at the outer periphery of the substrate (Point 26-49) The film thickness decreases. This is consistent with the results shown in the graph of FIG.
  • the sputtering target of Comparative Example 6 has a first region diameter of 32.6% of the outer peripheral diameter of the sputtering surface. It was found that the film thickness uniformity deteriorated as compared with Example 1 in which the diameter of this region was 70.2% of the outer diameter of the sputtering surface.
  • Example 1 of the present invention even when compared with Reference Example and Comparative Example 1, it can be seen that the film thickness uniformity is dramatically improved both in the initial stage and in the long term, particularly in the initial stage.
  • the values of 1 ⁇ at 100 kWh are 1.2% (reference example) and 1.3% (comparative example 1), respectively, and in any case, the film thickness uniformity is Looks good.
  • Comparative Example 1 the film thickness uniformity in the initial stage (0 to 300 kWh) is extremely poor as described with reference to FIGS. 14 and 15 described above, and in particular, as shown in FIG. Among the 49 points measured at 0 to 300 kWh), only the film thickness at the center point (Point 1) was extremely low. Such a result is because the film thickness at the center point (Point 1) is hardly reflected in the calculation of 1 ⁇ , and from the value of 1 ⁇ , it appears that the film thickness uniformity is apparently good. . Therefore, it was found that it is not very appropriate to evaluate the film thickness uniformity by the value of 1 ⁇ .
  • Example 1 -Examination of lifetime improvement based on erosion amount of target material
  • the erosion amount of the target material measured about each sputtering target of the reference example, the comparative example 1, and Example 1 is shown in FIG.
  • the broken line indicates erosion in the reference example
  • the dotted line indicates erosion in Comparative Example 1
  • the solid line indicates erosion in Example 1 (400 to 2000 kWh, 400, 800, 1200 and 2000 kWh, where Reference examples are up to 1200 kWh).
  • the portion from 70 to 125 mm from the center, particularly from around 90 mm from the center that is, 56.4% relative to the radius of the sputtering surface of 159.57 mm. It was found that the erosion increased in the vicinity of 125 mm (78.3% with respect to the sputtering surface radius of 159.57 mm).
  • Comparative Example 4 target material Tc 4
  • Comparative Example 3 target material Tc 3
  • the central portion of the sputtering surface is flat over a certain range, preferably as described above, over the range of 60% to 80% of the outer diameter of the sputtering surface (see FIG. 19), in the initial stage of sputtering. It was found that the film thickness uniformity can be improved by increasing the film thickness of the central part (Point 1) of the thin film formed on the substrate.
  • results shown in FIGS. 20 and 21 described above show that there is some correlation between the thickness of the central portion of the sputtering target and the thickness of the central portion (Point 1) of the thin film formed on the substrate. Suggests.
  • the results shown in FIG. 22 reveal that the film thickness at each point converges and the film thickness uniformity improves as the value of d 1 decreases from 8 mm.
  • the film thickness uniformity is significantly improved when d 1 is 4.0 mm or less, particularly 1.65 mm.
  • the value of d 1 is preferably set to 4.0 mm or less (the first region is therefore located at a position that is at most 15% lower than the thickness of the second region with respect to the second region).
  • the film thickness uniformity of the thin film formed on the substrate could be improved.
  • the sputtering target of the present invention can be used in a commercially available sputtering apparatus, particularly a magnetron sputtering apparatus, provides a long life of 1800 kWh or more with integrated power, and in addition, a thin film having excellent film thickness uniformity. This is beneficial because it can be formed on a substrate.

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Abstract

　本発明は、スパッタリングターゲットの長寿命化と、その間にわたって基板上に形成される薄膜の膜厚均一性との両立の達成を目的とするものであり、ターゲット材を含むスパッタリングターゲットであって、前記ターゲット材が、そのスパッタリング面において、中央に位置する円形の平坦な第１の領域と、前記第１の領域の外側に前記第１の領域と同心円状に配置されるリング状の第２の領域とを有し、前記第１の領域は、前記第２の領域に対して、最大で前記第２の領域の厚さの１５％低い位置に配置されていて、前記第１の領域の直径が、前記スパッタリング面の外周の直径の６０％～８０％であることを特徴とする、スパッタリングターゲットを提供する。

Description

スパッタリングターゲット
　本発明は、スパッタリングターゲットに関する。
　スパッタリングは、真空下においてアルゴンなどの不活性ガスを導入して基板とターゲット材との間に直流の高電圧を印加することによって、プラズマ化（又はイオン化）した不活性ガスをターゲット材に衝突させてターゲット材中に含まれるターゲット原子を叩き出し、その叩き出された原子を基板上に堆積させて、この基板上に薄膜を形成する方法である。
　例えば、ターゲット材のスパッタリング面（すなわちターゲット材においてプラズマ化（又はイオン化）した不活性ガスが衝突する面）の裏側にマグネットを配置して、成膜速度を高めたマグネトロンスパッタリングなどが一般によく知られている。
　このようなスパッタリングに用いられるスパッタリングターゲットは、一般にディスク形状の表面が平坦なターゲット材を含み、そのスパッタリング面は円形である。
　これに対して、寿命を向上させるべく、例えば特許文献１には、長寿命のスパッタリングターゲットが開示されている。
特許第４２１３０３０号公報
　しかし、当該分野では、さらに長寿命のスパッタリングターゲットの開発が望まれている。なぜなら、スパッタリングターゲットの寿命を長くすることによって、スパッタリング装置の稼働効率が向上し、基板上での成膜効率がさらに向上するからである。
　スパッタリングターゲットの長寿命化は、そのターゲット材の厚さを全体的に厚くすれば達成できるものと考えられる。
　しかし、ターゲット材の厚さを全体的に厚くすると、ターゲット材のスパッタリング面と、基板との間の距離（以下、「ＴＳ距離」と呼ぶ場合もある）が小さくなるため、スパッタリングの初期段階において、基板上に形成される薄膜の膜厚均一性が低下する。
　また、ターゲット材の厚さを単に大きくしてスパッタリングを行うと、時間の経過とともにターゲット材のエロージョンが激しくなる箇所（特にターゲット材の外周部付近）やターゲット材が消費されにくい箇所（特にターゲット材の中央部付近）が形成され、長時間にわたってスパッタリングを行うと、その差が甚大となり、基板上に形成される薄膜の膜厚均一性が大きく低下することになる。
　このようにスパッタリングターゲットの長寿命化を目的としてターゲット材の厚さを単に大きくすると、スパッタリングの初期段階からその終了時まで、いずれの段階においても基板上に形成される薄膜の膜厚均一性を確保することは困難であった。
　そこで本発明では、上記の問題に鑑みて、スパッタリングターゲットの長寿命化と、その間にわたって基板上に形成される薄膜の膜厚均一性との両立の達成を課題とする。
　本発明者は、鋭意研究の結果、スパッタリングターゲットのターゲット材のスパッタリング面において、その中央に位置する円形の平坦な第１の領域と、この第１の領域の外側に第１の領域と同心円状に配置されるリング状の第２の領域とを形成し、第１の領域を第２の領域に対して、最大で第２の領域の厚さの１５％低い位置に配置して、第１の領域の直径をスパッタリング面の外周の直径の６０％～８０％とすることによって、積算電力で１８００ｋＷｈ以上の長寿命化を達成し、なおかつその間にわたって、基板上に形成される薄膜において優れた膜厚均一性を確保できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　本発明は、以下のスパッタリングターゲットを提供するが、本明細書中の開示は、以下のスパッタリングターゲットに限定されるものではない。
　［１］
　ターゲット材を含むスパッタリングターゲットであって、前記ターゲット材が、そのスパッタリング面において、中央に位置する円形の平坦な第１の領域と、前記第１の領域の外側に前記第１の領域と同心円状に配置されるリング状の第２の領域とを有し、前記第１の領域は、前記第２の領域に対して、最大で前記第２の領域の厚さの１５％低い位置に配置されていて、前記第１の領域の直径が、前記スパッタリング面の外周の直径の６０％～８０％であることを特徴とする、スパッタリングターゲット。
　［２］
　前記第１の領域が、前記第２の領域に対して、前記第２の領域の厚さの４％～１２％低い位置にあることを特徴とする、上記［１］に記載のスパッタリングターゲット。
　［３］
　前記ターゲット材における前記第１の領域の厚さが２０ｍｍ～３０ｍｍであることを特徴とする、上記［１］または［２］に記載のスパッタリングターゲット。
　［４］
　前記ターゲット材における前記第２の領域の厚さが２５ｍｍ～３５ｍｍであることを特徴とする、上記［１］～［３］のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
　［５］
　前記ターゲット材がその周縁部に段差を有していないことを特徴とする、上記［１］～［４］のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
　［６］
　前記ターゲット材がアルミニウムまたはアルミニウム合金から成ることを特徴とする、上記［１］～［５］のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
　本発明によれば、スパッタリングターゲットの長寿命化、特に１８００ｋＷｈ以上のロングライフと、その間に基板上に形成された薄膜における優れた膜厚均一性との両立を達成することができる。
本発明のスパッタリングターゲットの一実施形態を示す斜視図。 本発明のスパッタリングターゲットの一実施形態を模式的に示す上面図および断面図。 標準形状のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔ０および本発明のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔを模式的に示す断面図。 標準形状のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔ０ならびに比較例１および２のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔｃ１およびＴｃ２をそれぞれ模式的に示す断面図。 標準形状のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔ０ならびに比較例３および４のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔｃ３およびＴｃ４をそれぞれ模式的に示す断面図。 比較例１および２のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔｃ１およびＴｃ２の上面図。 比較例３および４のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔｃ３およびＴｃ４の上面図。 比較例５のスパッタリングターゲットを模式的に示す上面図および断面図。 直径２００ｍｍの基板上での薄膜の４９点でのシート抵抗値（Ω／□）の測定点（Ｐｏｉｎｔ　１～４９）を示す模式図。 参照例（標準形状）のスパッタリングターゲットを用いた場合の膜厚均一性を示すグラフ。 参照例（標準形状）のスパッタリングターゲットを用いた場合の平均膜厚に対する膜厚（％）を示すグラフ。 実施例１および参照例（標準形状）のスパッタリングターゲットを用いた場合の膜厚均一性を示すグラフ。 実施例１のスパッタリングターゲットを用いた場合の平均膜厚に対する膜厚（％）を示すグラフ。 比較例１および参照例（標準形状）のスパッタリングターゲットを用いた場合の膜厚均一性を示すグラフ。 比較例１のスパッタリングターゲットを用いた場合の平均膜厚に対する膜厚（％）を示すグラフ。 比較例２および参照例（標準形状）のスパッタリングターゲットを用いた場合の膜厚均一性を示すグラフ。 比較例２のスパッタリングターゲットを用いた場合の平均膜厚に対する膜厚（％）を示すグラフ。 比較例２および参照例（標準形状）のスパッタリングターゲットのターゲット材のエロージョン量を示すグラフ。 参照例（標準形状）、比較例１および実施例１のスパッタリングターゲットの各ターゲット材のエロージョン量を示すグラフ。 比較例４のスパッタリングターゲットにおいて、積算電力と基板上に形成される薄膜の膜厚との関係を示すグラフ。 比較例３のスパッタリングターゲットにおいて、積算電力と基板上に形成される薄膜の膜厚との関係を示すグラフ。 １００ｋＷｈにおいて、第１の領域と第２の領域との間の距離ｄ１（ｍｍ）と、基板上に形成される薄膜の膜厚との関係を示すグラフ。
　本発明のスパッタリングターゲットを添付の図面を参照しながら以下に具体的な実施形態を挙げて詳しく説明する。ただし、本発明のスパッタリングターゲットは、以下の実施形態に限定されるものではない。
　＜スパッタリングターゲット＞
　本発明のスパッタリングターゲットの一実施形態を図１および２に模式的に示す。なお、図１および２において示される本発明のスパッタリングターゲットは、例示のために模式的に示されるものであり、実際の寸法および形状は本明細書中に定義する通りである。
　本発明のスパッタリングターゲット１０は、図１および２に示す通り、ターゲット材Ｔを含む。
　ターゲット材Ｔは、スパッタリングによりプラズマ化（またはイオン化）した不活性ガスを受けるスパッタリング面Ｓを含む。スパッタリング面Ｓは、その中央に位置する円形の平坦な第１の領域１と、この第１の領域１の外側にあって、この第１の領域１と同心円状に配置されるリング状の第２の領域２とを含む。なお、図示する実施形態では、第１の領域１および第２の領域２は、いずれも平面で示されるが、これらは平面に限定されるものではない。
　本発明において、第１の領域１は、第２の領域２に対して、最大で第２の領域の厚さの１５％低い位置（垂直下方）に好ましくは互いに平行に配置され得る。
　また、図示する実施形態では、第１の領域１と第２の領域２との間に中間領域３が存在し、これは第１の領域１と第２の領域２とを連続して接続し得るものである。
　従って、図示する実施形態のスパッタリングターゲット１０では、ターゲット材Ｔは、第１の領域１と、第２の領域２と、それらの中間領域３とから構成されるスパッタリング面Ｓを有する。
　図２の上面図で示すように、スパッタリング面Ｓは、円形の外周を有するものであり（このとき、スパッタリング面Ｓの外周は、第２の領域２の外周に一致する）、第１の領域１の直径は、このスパッタリング面Ｓの外周の直径の６０％～８０％、好ましくは６０％～７５％、より好ましくは６５％～７５％、さらに好ましくは６７％～７２％である。
　本発明のスパッタリングターゲット１０は、上述の構成を有することで、例えばマグネトロンスパッタリング装置などのスパッタリング装置を用いたスパッタリングの際に１８００ｋＷｈ以上の長寿命を達成することができ、なおかつ従来品と同等またはそれ以上の膜厚均一性を有する薄膜を０～１８００ｋＷｈ以上にわたって、基板上に形成することができる。
　以下、本発明のスパッタリングターゲット１０で使用するターゲット材Ｔについて、さらに詳しく説明する。
　＜ターゲット材Ｔ＞
　ターゲット材Ｔは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）等の金属およびそれらの合金からなる群から選択される材料から作製することができるが、ターゲット材Ｔを構成する材料は、これらに限定されるものではない。
　ターゲット材Ｔの材料としては、アルミニウムが好ましく、例えば純度が９９．９９％以上、より好ましくは９９．９９９％以上のアルミニウムを使用することが特に好ましい。
　また、ターゲット材Ｔの材料として、アルミニウム合金も好ましく、かかるアルミニウム合金には、銅、ケイ素などの金属が含まれていてもよく、その含有量は、例えば２重量％以下、好ましくは１重量％以下である。
　ターゲット材Ｔは、図１および２に示すように、円形で平坦な第１の領域１と、第２の領域２と、必要に応じてその中間領域３とを含み、これらでスパッタリング面Ｓを形成し得る。
　図２の平面図に示す通り、スパッタリング面Ｓの直径ｄ４は、例えば２６０ｍｍ～３２５ｍｍの範囲内である。
　ターゲット材Ｔの裏面４（すなわちスパッタリング面Ｓの反対側の面）は、円形の外周を有することが好ましく、その外周の直径は、例えば３３０ｍｍ～３４５ｍｍの範囲内である。
　また、ターゲット材Ｔの裏面４は、図示する通り、円の中心を頂点とした円錐形状に凹んで形成されていてもよい。凹みの深さは、頂点部において、通常１ｍｍ～３ｍｍである。
　ターゲット材Ｔの周縁部（又は側面）５は、第２の領域２の端部から支持部材６との接合部ｘにかけて直線的に連続した面である。図示する実施形態のように、周縁部５は、第２の領域２の端部から支持部材６との接合部ｘに向かって進むに従って、半径方向の大きさが増大するテーパ面や、あるいは円筒状の面であってもよい。なお、本発明において、周縁部が「段差を有していない」とは、ターゲット材の周縁部が連続した面を有し、任意の段差が意図的に形成されていないことを意味する。
　ここで、ターゲット材Ｔの接合部ｘは、図示するようにリング状の凸部（垂直下方）であるが、その高さに特に制限はない。また、ターゲット材Ｔの接合部ｘは、ターゲット材Ｔの裏面４とともに平面を形成していてもよい（すなわち、面一であってもよい）。
　このようにターゲット材Ｔの周縁部５には段差がなく、このような段差のない周縁部５をターゲット材の側面として設けることによって、スパッタリングターゲットの膜厚均一性は向上し、その結果、ターゲット材の寿命が向上する。
　なお、周縁部５の異なる形態としては、角度の異なる複数のテーパ面を段差なく連続して有していてもよく、また、上方に凸となるように曲面を有していてもよい。
　（第１の領域１）
　第１の領域１は、図２に示す通り、スパッタリング面Ｓの中央に位置していて、円形の平坦な形状を有する領域であり、第２の領域２よりも低い位置（垂直下方）に配置されるものである。
　なお、本発明において、第１の領域１が「平坦」であるとは、第１の領域１内において、凸部や凹部が実質的に形成されていないことを意味する。また、第１の領域１内において「凸部や凹部が実質的に形成されていない」とは、第１の領域１に意図的に凸部や凹部が形成されていないことを意味する。ただし、算術平均粗さＲａ＝７μｍ程度までの表面粗さは、許容され得る。
　なお、図示する実施形態では、第１の領域１は、平面で示されているが、上述の通り平坦であればよく、第１の領域１は、かかる平面に限定されるものではない。
　また、第１の領域１は円形であり、その半径ｒ１は、例えば９５ｍｍ～１３０ｍｍ、好ましくは９５ｍｍ～１２５ｍｍ、より好ましくは１０５ｍｍ～１２５ｍｍ、さらに好ましくは１０８ｍｍ～１１７ｍｍである。
　第１の領域１と第２の領域２との間の距離ｄ１（垂直方向）は、第２の領域２の厚さｄ３に対して、最大で１５％、好ましくは４％～１２％、より好ましくは４％～８％である。第１の領域１と第２の領域２との間の距離ｄ１を実際の寸法で示すと、例えば４ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ～３ｍｍ、より好ましくは１ｍｍ～２ｍｍである。
　距離ｄ１が、第２の領域の厚さｄ３に対して１５％以下であることによって、基板上に形成される薄膜の膜厚均一性を向上させることができる。
　第１の領域１におけるターゲット材Ｔの厚さｄ２は、従来の標準品（スパッタリング面の直径：８インチ、寿命：１２００ｋＷｈ）の厚さ１９．６ｍｍ以上であり、例えば２０ｍｍ～３０ｍｍ、好ましくは２３ｍｍ～２８ｍｍである。
　なお、ターゲット材Ｔの裏面４が、図示するように、その中心を頂点とした円錐形状に凹んでいる場合には、距離ｄ２は、もっとも厚さが小さい、ターゲット材Ｔの中心での厚さを示す。
　このように、本発明では、ターゲット材Ｔの第１の領域における厚さｄ２を従来の標準品の厚さ（１９．６ｍｍ）以上に設定したにもかかわらず、１８００ｋＷｈ以上の長寿命化が得られ、さらにその間にわたって、基板上に形成される薄膜に優れた膜厚均一性を与えることができる。
　（第２の領域２）
　第２の領域２は、図２に示す通り、第１の領域の外側にあり、第１の領域と同心円状に配置されるリング状の領域である。
　図２において、第２の領域２は、平面で示すが、この第２の領域２は、平面に限定されるものではなく、例えば、その上方に湾曲して突出していてもよい。
　ターゲット材Ｔの第２の領域２の厚さｄ３（ターゲット材Ｔの厚さに対応する）は、例えば２５ｍｍ～３５ｍｍ、好ましくは２５ｍｍ～３０ｍｍである。
　なお、ターゲット材Ｔの裏面４が、図示するように、その中心を頂点とした円錐形状に凹んでいる場合には、かかる厚さｄ３は、ターゲット材Ｔの支持部材６との接合部ｘを除いて、最も厚さが大きくなる箇所の厚さを示す。
　このように本発明では、ターゲット材Ｔの厚さｄ３を従来の標準品（スパッタリング面の直径：８インチ、寿命：１２００ｋＷｈ）の厚さ１９．６ｍｍよりも大きくしたにもかかわらず、１８００ｋＷｈ以上の長寿命化が達成できるだけでなく、その間にわたって、基板上に形成される薄膜に優れた膜厚均一性を与えることもできる。
　また、第２の領域２におけるリング幅ｄ５（すなわち、第２の領域２の外周半径と内周半径との差）は、例えば２５ｍｍ～６５ｍｍ、好ましくは３０ｍｍ～６５ｍｍ、より好ましくは３０ｍｍ～６０ｍｍ、さらに好ましくは３６ｍｍ～５４ｍｍである。
　リング幅ｄ５を上記の範囲内とすることで、スパッタリングターゲットの長寿命化や、優れた膜厚均一性などの効果が得られる。
　（第１の領域と第２の領域との間の中間領域３）
　図２に示す実施形態では、第１の領域１と第２の領域２との間に中間領域３が存在する。中間領域３は、第１の領域１と第２の領域２とを連続的に接続するものであり、好ましくは第１の領域１と第２の領域２とを直線的に接続するものである。
　図示するように、例えば、第１の領域１と第２の領域２とが直線的に接続されている場合、上述の通り、図２の断面図で示すように、第１の領域１が第２の領域２よりも低い位置にあることから、これらを接続する中間領域３は、すり鉢状の傾斜面（すなわちテーパ面）を形成することになる。このとき、スパッタリング面Ｓは、第１の領域１を底部とするその断面が逆台形の凹部を有することとなる（図２の断面図参照）。
　図示する実施形態において、中間領域３の傾斜角θ（すなわち、図２の断面図で示す中間領域３と第１の領域１とが形成する角度）は、垂直の角度（θ＝９０°）より小さければ特に制限はなく、傾斜角θは、１０°～８０°が好ましく、１５°～６０°がより好ましい。傾斜角θが上記の範囲内であると、スパッタリングの間において、この角部で生じ得る異常放電を抑制することができ、それによりスパッタリングターゲットの寿命が延び、さらに基板上に形成される薄膜の膜厚均一性も向上し得る。
　図２に示す中間領域３の幅ｄ６（すなわち、第１の領域１と、第２の領域２との間の距離（水平方向））は、例えば０．１ｍｍ～２３．０ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ～１８．０ｍｍ、より好ましくは０．５ｍｍ～７．５ｍｍである。中間領域の幅ｄ６の値が大きいほど中間領域３の傾斜角θは小さくなり（すなわち、中間領域３の傾斜は、緩やかとなり）、上述の通り、その角部での異常放電を抑制することができる。ただし、このとき、第１の領域１の直径（又は半径ｒ１）は、上述の通り、スパッタリングターゲットＳの直径（又は半径ｒｓ）の６０％～８０％の範囲内である。そうすることで、スパッタリングターゲットの長寿命化や、優れた膜厚均一性、粗大粒子の付着による歩留り低下を防止することができるなどの効果が得られる。
　＜支持部材６＞
　図１および２に示すように、本発明のスパッタリングターゲット１０は、上述のターゲット材Ｔを載置して、例えばマグネトロンスパッタリング装置などのスパッタリング装置に固定するための支持部材６を更に含んでいてもよい。
　支持部材６は金属製であり、例えば、アルミニウム、銅、鉄、クロム、ニッケルなどの金属およびその合金からなる群から選択される材料から作製され得るものである。
　支持部材６は、上述のターゲット材Ｔを配置するためのリング部から主に構成され、さらに支持部材６のスパッタリング装置への固定を可能とするためのフランジ部７を含んでいてもよい。なお、支持部材６のリング部およびフランジ部７は、切削加工等により、上記の材料から一体的に形成されることが好ましい。
　リング部の厚さ（すなわち壁厚）に特に制限はなく、例えば５ｍｍ～２０ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ～１５ｍｍである。リング部の厚さは、均一であっても、そうでなくてもよい。従って、フランジ部７に近づくにつれて、その厚さが増加するように形成されていてもよい。
　一般に、支持部材６のリング部の上面にターゲット材Ｔを配置するが、ターゲット材Ｔは、その接合部ｘにおいて、電子ビーム（ＥＢ）溶接等の溶接によって、支持部材６のリング部に結合されていることが好ましい。また、支持部材６のリング部の外側の周縁部はターゲット材Ｔの外側の周縁部５と面一に形成されていることが好ましい。
　また、フランジ部７には、スパッタリング装置へのボルト等の締結具による固定を可能とするために、複数の孔が形成されていてもよい。
　フランジ部７の厚さに特に制限はなく、例えば５ｍｍ～１５ｍｍ、好ましくは８ｍｍ～１２ｍｍ、より好ましくは１０ｍｍ～１１ｍｍである。また、フランジ部７の厚さは均一であることが好ましい。
　また、支持部材６の高さに特に制限はなく、例えば１０ｍｍ～３０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ～２９ｍｍ、より好ましくは２５ｍｍ～２９ｍｍである。
　また、スパッタリングターゲット全体の高さ（すなわち、ターゲット材Ｔの第２の領域の上面から支持部材６のフランジ部７の裏面までの距離）に特に制限はなく、例えば４５ｍｍ～７０ｍｍ、好ましくは５０ｍｍ～６５ｍｍ、より好ましくは５０ｍｍ～６０ｍｍである。
　＜スパッタリングターゲットの製造方法＞
　本発明のスパッタリングターゲットの製造方法では、例えば、まず、ターゲット材Ｔの材料を混合して溶融して鋳造することにより、スラブと呼ばれる鋳塊を形成し、かかる鋳塊を圧延して熱処理した後に任意の寸法で円盤状にくり抜き、ターゲット材の予備成形体を得る。
　次に、このターゲット材の予備成形体と、予め作製しておいた支持部材６とを溶接（好ましくはＥＢ溶接）により接合した後、このターゲット材の予備成形体を切削加工により所望の形状に成形することによって、本発明のスパッタリングターゲット１０を製造することができる。
　なお、本発明のスパッタリングターゲット１０の製造方法は、かかる方法に限定されるものではない。
　＜スパッタリング装置＞
　本発明のスパッタリングターゲットを使用することのできるスパッタリング装置に特に制限はなく、市販のスパッタリング装置を何ら制限なく使用することができる。
　なかでも、マグネトロンスパッタリング装置を使用することが好ましい。マグネトロンスパッタリング装置では、プラズマ化（又はイオン化）したアルゴンなどの不活性ガスをマグネットを利用して捕捉することができるので、ターゲット材から、ターゲット原子を効率よく叩き出し、基板上での成膜速度を高めることができる。
　マグネトロンスパッタリング装置としては、アプライド・マテリアルズ社製の「エンデュラ（Ｅｎｄｕｒａ）」と呼ばれる装置を使用することが好ましく、そのなかでもデュラタイプ（Ｄｕｒａ－ｔｙｐｅ）のマグネットを利用したものが特に好ましい。
　＜基板＞
　本発明のスパッタリングターゲットおよび上述のスパッタリング装置を使用して、その上に薄膜を形成することのできる基板としては、特に制限はなく、例えば、シリコン、銅等の金属ウエハや、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の酸化物ウエハ、石英、パイレックス等のガラス基板や、樹脂基板などを使用することができる。
　基板の寸法に特に制限はなく、その直径は、例えば１００ｍｍ～４５０ｍｍ、好ましくは１５０ｍｍ～３００ｍｍ、より好ましくは２００ｍｍである。
　＜本発明のスパッタリングターゲットの寿命＞
　本発明のスパッタリングターゲットは、積算電力で１８００ｋＷｈ以上、好ましくは２０００ｋＷｈ以上の長寿命を有する。これは、従来の標準形状のターゲット材を有するスパッタリングターゲットの寿命（１２００ｋＷｈ）の１．５倍以上である。
　本発明のスパッタリングターゲットにおいて、このような長寿命が得られるのは、本発明のスパッタリングターゲットが上述の形状および寸法のターゲット材Ｔを含むことに起因する（図２参照）。
　そのなかでも特にターゲット材Ｔのスパッタリング面Ｓが第１の領域１と第２の領域２とを有し、第１の領域１が第２の領域２に対して、最大で第２の領域２の厚さの１５％低い位置、より具体的には４ｍｍまたはそれよりも低い位置にあり、なおかつスパッタリング面Ｓの中央に位置する第１の領域１の直径がスパッタリング面Ｓの外周の直径の６０％～８０％であることに起因する。
　また、ターゲット材Ｔの周縁部５に段差がないことや、中間領域３の傾斜角θが８０°以下であることもスパッタリングターゲットの長寿命化に貢献し得る。
　＜本発明のスパッタリングターゲットによって基板上に形成される薄膜の膜厚均一性＞
　本発明のスパッタリングターゲットによって基板上に形成される薄膜の膜厚均一性は、基板上に形成される薄膜の所定の４９点にて測定した薄膜のシート抵抗値ＲＳ（Ω／□）と、既知の薄膜の体積抵抗率ＲＶ（Ω・ｍ）とにより、式：ｔ＝ＲＶ／ＲＳ×１０６から求められる膜厚ｔ（μｍ）の値の最大値（ｍａｘ）と最小値（ｍｉｎ）とに基づいて、式：（ｍａｘ－ｍｉｎ）／（ｍａｘ＋ｍｉｎ）×１００（％）から求めることができる。なお、アルミニウム薄膜の場合、ＲＶ＝２．９×１０－８（Ω・ｍ）である。
　ここで、薄膜のシート抵抗値（Ω／□）は、例えば、ＫＬＡテンコール社製Ｏｍｎｉｍａｐ ＲＳ３５ｃを用いて測定することができる。測定を行う所定の４９点は、例えば直径が２００ｍｍの基板を用いる場合には、例えば図９に示すように、基板の外周から１０ｍｍの間隔を設けて（Ｅｄｇｅ　Ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ＝１０ｍｍ）、中心に１点（Ｐｏｉｎｔ　１）、その中心から３０ｍｍの箇所に基板の円周に沿って等間隔に設けた８点（Ｐｏｉｎｔ　２－９）、中心から６０ｍｍの箇所に基板の円周に沿って等間隔に設けた１６点（Ｐｏｉｎｔ　１０－２５）、さらに中心から９０ｍｍの箇所に基板の円周に沿って等間隔に設けた２４点（Ｐｏｉｎｔ　２６－４９）の合計４９点である。
　本発明において、上述の膜厚均一性は、４％未満であり、好ましくは３％未満であり、より好ましくは２％未満であり、スパッタリングの初期段階（例えば０～３００ｋＷｈ）においても４％未満であり、好ましくは３％未満であり、より好ましくは２％未満の膜厚均一性を達成することができる。また、１８００ｋＷｈ以上、好ましくは２０００ｋＷｈの長時間が経過した時点であっても、膜厚均一性は、４％未満であり、好ましくは３％未満であり、より好ましくは２％未満である。
　従って、本発明では、スパッタリングターゲットの長寿命化だけでなく、スパッタリングの初期段階から１８００ｋＷｈ以上が経過した時点であっても、優れた膜厚均一性を得ることができる。
　以下の実施例において、本発明のスパッタリングターゲットをさらに詳しく説明するが、本発明は、以下のスパッタリングターゲットに限定されるものではない。
　＜実施例１＞
　純度９９．９９９％以上のアルミニウムに、０．５重量％の銅を添加し、これらの混合物を溶融して鋳造して得られる鋳塊（スラブ）を圧延して熱処理した後に円盤状にくり抜き、ターゲット材の予備成形体を得た。
　かかるターゲット材の予備成形体と、図２に示す形状の支持部材６とを電子ビーム（ＥＢ）溶接にて接合し、さらに切削加工によりターゲット材の予備成形体を図２に示すターゲット材Ｔの形状に成形することにより、本発明のスパッタリングターゲットを製造した。ターゲット材Ｔの各寸法は、以下の通りである。
　ｒｓ：１５９．５７ｍｍ
　ｒ１：１１２．００ｍｍ
　ｄ１：１．６５ｍｍ（第２の領域２の厚さｄ３の５．９８％）
　ｄ２：２３．９４ｍｍ
　ｄ３：２７．６０ｍｍ
　ｄ４：３１９．１４ｍｍ
　ｄ５：４４．５７ｍｍ
　ｄ６：３．００ｍｍ
　θ：２９°
　ｒ１／ｒｓ：７０．２％
　スパッタリングターゲット全体の高さ（第２の領域の上面から支持部材のフランジ部の裏面までの距離）：５６．２６ｍｍ
　＜参照例＞
　実施例１と同様にして、図３に示す標準形状のターゲット材Ｔ０を備えたスパッタリングターゲットを作製した。なお、ターゲット材Ｔ０の支持部材は、実施例１と同一形状のものを使用した。
　標準形状のターゲット材Ｔ０の形状は、図３の断面図に示す通りであり、各寸法は、以下の通りである。
　　スパッタリング面の直径：３２３．４２ｍｍ
　　ターゲット材Ｔ０の接合部ｘを除く最大厚さｄ０：１９．６１ｍｍ
　　スパッタリングターゲット全体の高さ（ターゲット材Ｔ０の上面から支持部材のフランジ部の裏面までの距離）：４８．２６ｍｍ
　＜比較例１＞
　実施例１と同様にして、図４の断面図および図６の上面図に示す形状のターゲット材Ｔｃ１を備えたスパッタリングターゲットを作製した。なお、ターゲット材Ｔｃ１の支持部材は、実施例１と同一形状のものを使用した。
　ターゲット材Ｔｃ１は、参照例の標準形状のターゲット材Ｔ０の厚さを全体的に均一にして、ｄ１０だけ増加させたものである（図４の断面図参照）。なお、図４のターゲット材Ｔｃ１において、点線Ｌは、参照例の標準形状のターゲット材Ｔ０のスパッタリング面の位置を示す。
　ターゲット材Ｔｃ１の各寸法は、以下の通りである。
　　ターゲット材Ｔｃ１の厚さ（ｄ０＋ｄ１０）：２７．６１ｍｍ
　　ｄ０：１９．６１ｍｍ
　　ｄ１０：８．００ｍｍ
　　スパッタリング面の直径（平面領域１０１の直径）ｄ１１：３１９．１４ｍｍ
　スパッタリングターゲット全体の高さ（ターゲット材ＴＣ１の上面から支持部材のフランジ部の裏面までの距離）：５６．２６ｍｍ
　＜比較例２＞
　実施例１と同様にして、図４の断面図および図６の上面図に示す形状のターゲット材Ｔｃ２を備えたスパッタリングターゲットを作製した。なお、ターゲット材Ｔｃ２の支持部材は、実施例１と同一の形状のものを使用した。
　ターゲット材Ｔｃ２は、比較例１のターゲット材Ｔｃ１の周縁部に段差を設けたものである（図４の断面図参照）。
　ターゲット材Ｔｃ２の各寸法は、以下の通りである。
　　ターゲット材Ｔｃ２の厚さ（ｄ０＋ｄ１０）：２７．６１ｍｍ
　　ｄ０：１９．６１ｍｍ
　　ｄ１０：８．００ｍｍ
　　ｄ１２（中心平面領域１０２の直径）：２６０．００ｍｍ
　　ｄ１３（段差部の幅）：１６．７１ｍｍ
　　ｄ１４（傾斜部の幅）：１５．００ｍｍ
　スパッタリングターゲット全体の高さ（ターゲット材Ｔｃ２の最上面から支持部材のフランジ部の裏面までの距離）：５６．２６ｍｍ
　＜比較例３＞
　実施例１と同様にして、図５の断面図および図７の上面図に示す形状のターゲット材Ｔｃ３を備えたスパッタリングターゲットを作製した。なお、ターゲット材Ｔｃ３の支持部材は、実施例１と同一形状のものを使用した。
　ターゲット材Ｔｃ３は、参照例の標準形状のターゲット材Ｔ０のスパッタリング面にリング状の平面領域２０１を同心円状に隆起させて形成したものである（図５の断面図参照）。
　ターゲット材Ｔｃ３の各寸法は、以下の通りである。
　　ｄ０：１９．６１ｍｍ
　　ｄ１５（リングの高さ）：８．００ｍｍ（ターゲット材の厚さ（ｄ０＋ｄ１５）の２９．０％）
　　ｄ１６（中心平面領域１０３の直径）：２００．００ｍｍ
　　ｄ１７（リング状の平面領域２０１のリング幅）：１５．００ｍｍ
　　ｄ１８（リングの内側の傾斜部の幅）：１５．００ｍｍ
　　ｄ１９（リングの外側の傾斜部の幅）：１５．００ｍｍ
　　ｄ２０（段差部の幅）：１６．７１ｍｍ
　スパッタリングターゲット全体の高さ（ターゲット材Ｔｃ３の最上面から支持部材のフランジ部の裏面までの距離）：５６．２６ｍｍ
　＜比較例４＞
　実施例１と同様にして、図５の断面図および図７の上面図に示す形状のターゲット材Ｔｃ４を備えたスパッタリングターゲットを作製した。なお、ターゲット材Ｔｃ４の支持部材は、実施例１と同一形状のものを使用した。
　ターゲット材Ｔｃ４は、参照例の標準形状のターゲット材Ｔ０のスパッタリング面に二重のリング状の平面領域２０２（外側）および２０３（内側）を同心円状に隆起させて形成したものである（図５の断面図参照）。
　ターゲット材Ｔｃ４の各寸法は、以下の通りである。
　　ｄ０：１９．６１ｍｍ
　　ｄ２１（内側リングの高さ）：８．００ｍｍ（ターゲット材の厚さ（ｄ０＋ｄ２１（＝ｄ０＋ｄ２２））の２９．０％）
　　ｄ２２（外側リングの高さ）：８．００ｍｍ（ターゲット材の厚さ（ｄ０＋ｄ２１（＝ｄ０＋ｄ２２））の２９．０％）
　　ｄ２３（中心平面領域１０４の直径）：１０．００ｍｍ
　　ｄ２４（内側リングのリング幅）：２０．００ｍｍ
　　ｄ２５（内側リングの内側傾斜部の幅）：１５．００ｍｍ
　　ｄ２６（内側リングの外側傾斜部の幅）：１５．００ｍｍ
　　ｄ２７（外側リングのリング幅）：１５．００ｍｍ
　　ｄ２８（外側リングの内側傾斜部の幅）：１５．００ｍｍ
　　ｄ２９（外側リングの外側傾斜部の幅）：１５．００ｍｍ
　　ｄ３０（段差部の幅）：１６．７１ｍｍ
　　ｄ３１（外側平面領域１０５の幅）：４５．００ｍｍ
　スパッタリングターゲット全体の高さ（ターゲット材ＴＣ４の最上面から支持部材のフランジ部の裏面までの距離）：５６．２６ｍｍ
　＜比較例５＞
　実施例１と同様にして、図８の上面図および断面図に示す形状のターゲット材Ｔｃ５を備えたスパッタリングターゲットを作製した。なお、ターゲット材Ｔｃ５の支持部材は、実施例１と同一形状のものを使用した。
　ターゲット材Ｔｃ５の形状は、主に、実施例１のターゲット材Ｔ（図２）のｄ１およびｄ２の寸法を変更し、さらに周縁部５に段差部９を形成したものである（図８の断面図参照）。
　ターゲット材Ｔｃ５の各寸法は、以下の通りである。
　ｒｓ：１６１．７１ｍｍ
　ｒ１：１０５．００ｍｍ
　ｄ１：４．４９ｍｍ（第２の領域の厚さｄ３の１６．３％）
　ｄ２：２１．１１ｍｍ
　ｄ３：２７．６０ｍｍ
　ｄ４：３２３．４２ｍｍ
　ｄ５：１５．００ｍｍ
　ｄ６：１０．００ｍｍ
　ｄ７：１５．００ｍｍ
　ｄ８：１６．７１ｍｍ
　ｄ９：１９．６１ｍｍ
　θ：２４°
　ｒ１／ｒｓ：６４．９％
　スパッタリングターゲット全体の高さ（第２の領域２の上面から支持部材のフランジ部の裏面までの距離）：５６．２６ｍｍ
　＜比較例６＞
　ｒ１およびｄ５の寸法を変更したこと以外は、実施例１と同様にして、ターゲット材Ｔｃ６を備えたスパッタリングターゲットを作製した。なお、ターゲット材Ｔｃ６の支持部材は、実施例１と同一形状のものを使用した。
　ターゲット材Ｔｃ６の各寸法は、以下の通りである。
　ｒｓ：１５９．５７ｍｍ
　ｒ１：５２．００ｍｍ
　ｄ１：１．６５ｍｍ（第２の領域２の厚さｄ３の５．９８％）
　ｄ２：２３．９４ｍｍ
　ｄ３：２７．６０ｍｍ
　ｄ４：３１９．１４ｍｍ
　ｄ５：１０４．５７ｍｍ
　ｄ６：３．００ｍｍ
　θ：２９°
　ｒ１／ｒｓ：３２．６％
　スパッタリングターゲット全体の高さ（第２の領域の上面から支持部材のフランジ部の裏面までの距離）：５６．２６ｍｍ
　＜スパッタリング＞
　マグネトロンスパッタリング装置（アプライド・マテリアルズ社製のＥｎｄｕｒａ　５５００、マグネット：Ｄｕｒａ－ｔｙｐｅ）、ならびに実施例、参照例および比較例のスパッタリングターゲットをそれぞれ使用して、直径が２００ｍｍの基板（ＬＧ Ｓｉｌｔｒｏｎ社製のシリコン基板）に、以下の条件にて、薄膜を形成した。
　スパッタリング条件
　　　出力：１０６００Ｗ
　　　不活性ガス：アルゴン
　　　チャンバ内圧力：２．７５ｍＴｏｒｒ
　　　基板温度：３００℃
　　　ターゲット－基板間の距離（ＴＳ距離）：３５ｍｍ（ターゲット材：Ｔ、Ｔｃ１～Ｔｃ６）または４３ｍｍ（ターゲット材：Ｔ０）
　＜スパッタリングターゲットの評価＞
　実施例、参照例および比較例の各スパッタリングターゲットについて、上記の条件で０～２０００ｋＷｈの範囲にわたって、スパッタリング操作を行い、各スパッタリングターゲットの寿命を評価した。
　また、上記のスパッタリング条件において、実施例、参照例および比較例の各スパッタリングターゲットを用いて、基板上に形成した薄膜のシート抵抗値（Ω／□）を所定の積算電力で図９に示す４９点で測定し、そこから各点における膜厚を算出し、その最大値（ｍａｘ）と最小値（ｍｉｎ）とから、式：（ｍａｘ－ｍｉｎ）／（ｍａｘ＋ｍｉｎ）×１００（％）に従って、膜厚均一性を決定し、各スパッタリングターゲットによって、各基板上に形成された薄膜の膜厚均一性を評価した。
　それと同時に、上記の４９点で測定したシート抵抗値（Ω／□）から膜厚を算出し、そこから標準偏差σを計算し、１σ％（パーセント１シグマ）の値を算出した。なお、ここで標準偏差σは、下式で算出されるものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式中、ｎはデータ数、ＸＡＶＥは平均値を表す。
　さらに、この４９点で測定したシート抵抗値（Ω／□）から算出した膜厚の平均値に対して、図９に示す中央の１点（Ｐｏｉｎｔ　１）、その周囲の８点（Ｐｏｉｎｔ　２－９（中心からの距離：３０ｍｍ））、その周囲の１６点（Ｐｏｉｎｔ　１０－２５（中心からの距離：６０ｍｍ））、さらにその周囲の２４点（Ｐｏｉｎｔ　２６－４９（中心からの距離：９０ｍｍ））の割合をそれぞれパーセントで算出した（平均膜厚に対する膜厚（％））。
　・参照例のスパッタリングターゲットの評価結果
　図１０のグラフに示す通り、参照例の標準形状のスパッタリングターゲット（ターゲット材Ｔ０（図４参照））では、膜厚均一性に優れるが、その寿命は１２００ｋＷｈであり、十分に満足できるものではなかった。
　また、図１１のグラフに示す通り、参照例の標準形状のスパッタリングターゲットでは、基板上に形成した薄膜の全面にわたって（すなわち、Ｐｏｉｎｔ　１～４９のすべてにおいて）、ある程度の膜厚均一性は確保できるが、その中央部（Ｐｏｉｎｔ　１）において、その膜厚が低いことがわかった。
　・実施例１のスパッタリングターゲットの評価結果
　図１２のグラフに示す通り、本発明の実施例１のスパッタリングターゲット（ターゲット材Ｔ（図２参照））では、２０００ｋＷｈの長寿命を有することが明らかとなった。なお、参照例の標準形状のスパッタリングターゲットの寿命は、上述の通り１２００ｋＷｈであり（図１０および１２）、これに対して、本発明の実施例１のスパッタリングターゲットは、参照例の標準形状のスパッタリングターゲットの１．５倍以上の寿命を有することがわかった。
　また、図１２のグラフに示す通り、本発明の実施例１のスパッタリングターゲットによると、０～２０００ｋＷｈの全域において、上述の参照例の標準形状のスパッタリングターゲットよりも優れた膜厚均一性を示すことがわかった。
　さらに図１３のグラフに示す通り、本発明の実施例１のスパッタリングターゲットによると、０～２０００ｋＷｈの全域にわたって、基板上に形成した薄膜の全面において、優れた膜厚均一性を提供できることがわかった。
　このように、本発明の実施例１のスパッタリングターゲットは、２０００ｋＷｈの長寿命を有し、なおかつ０～２０００ｋＷｈの寿命の全域において、基板の全面にわたって、優れた膜厚均一性を提供できることがわかった。
　・比較例１のスパッタリングターゲットの評価結果
　図１４に示す通り、比較例１のスパッタリングターゲット（ターゲット材Ｔｃ１（図４参照））では、２０００ｋＷｈまでスパッタリングを行うことはできるが、その初期段階、特に０～３００ｋＷｈにおいて、膜厚均一性が著しく悪化することがわかった。
　また、図１５に示す通り、比較例１のスパッタリングターゲットでは、基板の中央部分（Ｐｏｉｎｔ　１）において、膜厚が小さく、特にその初期段階（０～３００ｋＷｈ）において、基板の中央部分（Ｐｏｉｎｔ　１）の膜厚が著しく小さいことがわかった。
　このように、ターゲット材の厚さを単に全体的に増加させただけでは（図４のターゲット材Ｔｃ１参照）、スパッタリングの初期段階（０～３００ｋＷｈ）において、膜厚均一性が悪く、特に、その中央部（Ｐｏｉｎｔ　１）において、膜厚が著しく小さいことがわかった。
　・比較例２のスパッタリングターゲットの評価結果
　図１６に示す通り、比較例２のスパッタリングターゲット（ターゲット材Ｔｃ２（図４参照））は、スパッタリングの直後の初期段階から、膜厚均一性が著しく悪化することがわかった。
　さらに、図１６に示す通り、比較例２のスパッタリングターゲットでは、８００ｋＷｈの時点から、膜厚均一性が著しく悪化するため（膜厚均一性：（ｍａｘ－ｍｉｎ）／（ｍａｘ＋ｍｉｎ）＝５．４％、１σ＝３．７％）、もはやそれ以上、スパッタリングを続けても、スパッタリングターゲットの長寿命化は達成できないことが明らかとなった。
　また、図１７に示す通り、比較例２のスパッタリングターゲットでは、スパッタリングの直後の初期段階から、基板の外周部（Ｐｏｉｎｔ　２６－４９）において形成される薄膜の膜厚は小さく、基板の全面にわたって均一な膜厚が得られないことがわかった。
　このように、ターゲット材の厚さを単に全体的に増加させ、さらにターゲット材の周縁部に段差を設けると（図４のターゲット材Ｔｃ２参照）、スパッタリングの初期段階から、膜厚均一性が著しく悪化することがわかった。
　また、図１８には、比較例２のスパッタリングターゲットにおけるターゲット材のエロージョン量を示す。図１８において、実線は、参照例のスパッタリングターゲットのターゲット材のエロージョン量を示し、破線は、比較例２のスパッタリングターゲットのターゲット材のエロージョン量を示す（０～８００ｋＷｈで４００ｋＷｈ毎）。
　図１８から、比較例２のスパッタリングターゲットでは、参照例と比べて、ターゲット材の最も消費される部分がより外周部付近にあることがわかった。その結果、基板の外周部からより遠い位置のスパッタ量が増え、基板の外周部（Ｐｏｉｎｔ　２６－４９）へ到達することなく消費されてしまうので、基板の外周部（Ｐｏｉｎｔ　２６－４９）での膜厚が減少する。このことは、上述の図１７のグラフに示す結果と一致する。
　・比較例３、４および５のスパッタリングターゲットの評価結果
　以下の表に示す通り、比較例３、４および５のスパッタリングターゲットは、いずれも初期段階（特に１００ｋＷｈ）での膜厚均一性が著しく悪いことが明らかとなった。
　・比較例６のスパッタリングターゲットの評価結果
　以下の表に示す通り、比較例６のスパッタリングターゲットは、第１の領域の直径がスパッタリング面の外周の直径の３２．６％であることから、第１の領域の直径がスパッタリング面の外周の直径の７０．２％である実施例１に比べると、膜厚均一性が悪化することがわかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　なお、比較例３、４および５のスパッタリングターゲットにおいても、上述の比較例２と同様に、スパッタリングターゲットの長寿命化が達成できないことも明らかとなった。
　・段差についての検討
　ここで、ターゲット材の周縁部に段差のない参照例（図３、ターゲット材Ｔ０参照）、本発明の実施例１（図３、ターゲット材Ｔ参照）および比較例１（図４、ターゲット材Ｔｃ１参照）について、膜厚均一性の結果を以下の表にまとめる（図１０、１２および１４の結果もあわせて参照のこと）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　これらの結果からも、実施例１のように、ターゲット材の周縁部に段差がない場合には、優れた膜厚均一性が得られることが実証されている。特に本発明の実施例１では、参照例および比較例１と比べても、その膜厚均一性は、初期および長期の両方、特に初期段階において、飛躍的に向上していることがわかる。
　従って、スパッタリングターゲットの長寿命化および膜均一性の向上において、ターゲット材の周縁部に段差を設けない方が良いことが実証されている。
　なお、参照例および比較例１では、１００ｋＷｈでの１σの値がそれぞれ１．２％（参照例）、１．３％（比較例１）であり、いずれの場合においても、膜厚均一性が良好なように見える。しかし、比較例１では、上述の図１４および図１５で説明した通り、初期段階（０～３００ｋＷｈ）における膜厚均一性は、著しく悪く、また、図１５に示すように、特に、初期段階（０～３００ｋＷｈ）において、測定した４９点のうち、その中心点（Ｐｏｉｎｔ　１）の膜厚だけが著しく低いものであった。そして、このような結果は、その中心点（Ｐｏｉｎｔ　１）の膜厚が、１σの計算に殆ど反映されないため、１σの値からは、見かけ上、膜厚均一性が良いように見えるからである。従って、このようなことから、１σの値によって膜厚均一性を評価することは、あまり適切でないこともわかった。
　・ターゲット材のエロージョン量に基づく長寿命化の検討
　参照例、比較例１および実施例１の各スパッタリングターゲットについて測定したターゲット材のエロージョン量を図１９に示す。破線は、参照例でのエロージョンを示し、点線は、比較例１でのエロージョンを示し、実線は、実施例１でのエロージョンを示す（４００～２０００ｋＷｈで、４００、８００、１２００および２０００ｋＷｈ、ただし、参照例は、１２００ｋＷｈまで）。
　図１９のグラフから、本発明の実施例１のスパッタリングターゲットにおいては、中心から７０～１２５ｍｍの部分、特に中心から９０ｍｍ付近（すなわち、スパッタリング面の半径１５９．５７ｍｍに対して５６．４％）から１２５ｍｍ付近（スパッタリング面の半径１５９．５７ｍｍに対して７８．３％）にかけて、エロージョンが増加することが分かった。
　従って、スパッタリング面の外周の直径の６０％～８０％の領域にかけて、本発明の第１の領域を設けることによって、ターゲット材の長寿命化および優れた膜厚均一性が達成できることがわかった。
　・膜厚均一性の向上の検討
　参照例、比較例１および比較例２の結果から、スパッタリング面の厚さを単に増加させただけでは、基板上に形成される薄膜の膜厚均一性は、向上しないことがわかった（図１０、１１、１４～１７）。
　また、図１１および図１５に示すグラフから、スパッタリングの初期段階（特に、０～３００ｋＷｈ付近）において、基板上に形成される薄膜の中央部（Ｐｏｉｎｔ　１）の膜厚が極端に小さいことが明らかとなった（特に図１５の比較例１のターゲット材Ｔｃ１の場合）。
　なお、比較例１のターゲット材Ｔｃ１を使用した場合において、このように基板上に形成される薄膜の中央部（Ｐｏｉｎｔ　１）の膜厚が極端に薄くなる原因は、ターゲット材の厚さを増したことにより、ターゲット材－基板間の距離（ＴＳ距離）が短くなり、そして図１９に示すようにターゲット材の外周付近が激しく消費されることによって、基板の外周部の膜厚が大きくなり、基板の中央部（Ｐｏｉｎｔ　１）での膜の形成量が相対的に低下したためであると考えられる。
　また、図２０および２１に示すように、スパッタリングの極めて初期段階（特に０～１６０ｋＷｈ）において、図２０に示す比較例４（ターゲット材Ｔｃ４）と比べて、図２１に示す比較例３（ターゲット材Ｔｃ３）では、基板の中央部（Ｐｏｉｎｔ　１）に形成される薄膜の膜厚が向上することが明らかとなった。
　これは、図２０に示す比較例４（ターゲット材Ｔｃ４）では、スパッタリング面の中央付近にリング状の凸部が形成されているために中央付近が肉厚となっているのに対して、図２１に示す比較例３（ターゲット材Ｔｃ３）では、スパッタリング面の中央部付近が一定の範囲で平坦であることに起因するものと考えられる（図５）。
　従って、スパッタリング面の中央部は、ある程度の範囲にわたって、好ましくは上述の通り、スパッタリング面の外周の直径の６０％～８０％の範囲にわたって平坦であると（図１９参照）、スパッタリングの初期段階において、基板上に形成される薄膜の中央部（Ｐｏｉｎｔ　１）の膜厚を増加させて、膜厚均一性を向上させることができることがわかった。
　また、上述の図２０および２１に示す結果は、スパッタリングターゲットの中央部の厚さと、基板上に形成される薄膜の中央部（Ｐｏｉｎｔ　１）の膜厚との間に何らかの相関関係があることを示唆している。
　そこで、図２に示す本発明の実施例１のスパッタリングターゲットにおいて、ｄ１を変更することによりターゲット材の中央部の厚さｄ２を変更して、初期段階（特に１００ｋＷｈ）において、基板上に形成される薄膜の膜厚を測定した。その結果を図２２に示す。
　図２２に示す結果では、ｄ１の値が８ｍｍから小さくなるにつれて、各ポイントでの膜厚が収束して膜厚均一性が向上することが明らかとなった。なかでも、ｄ１が４．０ｍｍ以下、特に１．６５ｍｍにおいて、膜厚均一性が顕著に向上することが明らかとなった。
　従って、ｄ１の値を、好ましくは４．０ｍｍ以下にすること（従って、第１の領域を第２の領域に対して、最大で第２の領域の厚さの１５％低い位置に配置すること）によって、基板上に形成される薄膜の膜厚均一性を向上させることができた。
　本願は、２０１４年１月２１日に日本国で出願された特願２０１４－００８７４０を基礎として、その優先権を主張するものであり、その内容はすべて本明細書中に参照することにより援用される。
　本発明のスパッタリングターゲットは、市販のスパッタリング装置、特にマグネトロンスパッタリング装置において利用することができ、積算電力で１８００ｋＷｈ以上の長寿命を提供し、なおかつ、その間にわたって、優れた膜厚均一性を有する薄膜を基板上に形成することができるので有益である。
　　　１　第１の領域
　　　２　第２の領域
　　　３　第１の領域と第２の領域との間の中間領域
　　　　　（または第２の領域の内側の周囲部）
　　　４　ターゲット材の裏面（スパッタリング面の反対側の面）
　　　５　ターゲット材の周縁部
　　　６　支持部材
　　　７　フランジ部
　　　８　第２の領域の外側の周囲部
　　　９　ターゲット材の周縁部に設けた段差部
　　１０　本発明のスパッタリングターゲット
　１０１　比較例１のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔｃ１の平面領域（スパッタリング面）
　１０２　比較例２のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔｃ２の平面領域
　１０３　比較例３のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔｃ３の中心平面領域
　１０４　比較例４のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔｃ４の中心平面領域
　１０５　比較例４のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔｃ４の外側平面領域
　２０１　比較例３のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔｃ３のリング状の平面領域
　２０２　比較例４のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔｃ４の二重リングの外側のリング状の平面領域
　２０３　比較例４のスパッタリングターゲットのターゲット材Ｔｃ４の二重リングの内側のリング状の平面領域
　　　Ｓ　　　　　　スパッタリング面
　　　Ｔ　　　　　　ターゲット材
　　　Ｔ０ 　　　　　標準形状のターゲット材
　　　Ｔｃ１～Ｔｃ６　比較例１～６のスパッタリングターゲットのターゲット材
　　　ｘ　ターゲット材の支持部材との接合部

Claims (6)

  1. 　ターゲット材を含むスパッタリングターゲットであって、前記ターゲット材が、そのスパッタリング面において、中央に位置する円形の平坦な第１の領域と、前記第１の領域の外側に前記第１の領域と同心円状に配置されるリング状の第２の領域とを有し、前記第１の領域は、前記第２の領域に対して、最大で前記第２の領域の厚さの１５％低い位置に配置されていて、前記第１の領域の直径が、前記スパッタリング面の外周の直径の６０％～８０％であることを特徴とする、スパッタリングターゲット。
  2. 　前記第１の領域が、前記第２の領域に対して、前記第２の領域の厚さの４％～１２％低い位置にあることを特徴とする、請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
  3. 　前記ターゲット材における前記第１の領域の厚さが２０ｍｍ～３０ｍｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載のスパッタリングターゲット。
  4. 　前記ターゲット材における前記第２の領域の厚さが２５ｍｍ～３５ｍｍであることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
  5. 　前記ターゲット材がその周縁部に段差を有していないことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
  6. 　前記ターゲット材がアルミニウムまたはアルミニウム合金から成ることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
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