スパッタリングターゲット
【課題】厚さの増加を図りながらも、アーキングの発生が抑制されうるスパッタリングターゲットを提供する。
【解決手段】ターゲット材１０には、その側面１３の途中から裏面１２に向かって当該ターゲット材１０を徐々に小径または幅狭にするような傾斜面１４が形成されている。側面１３と傾斜面１４との境界線をなす稜線部１５の表面粗さＲａおよび裏面１２を基準とした高さｈの組み合わせを表わすＲａ−ｈ平面におけるプロットが、第１範囲Ｓ１又は第１範囲Ｓ１の一部である第２範囲Ｓ２に含まれるようにターゲット材１０が形成されている。
【解決手段】ターゲット材１０には、その側面１３の途中から裏面１２に向かって当該ターゲット材１０を徐々に小径または幅狭にするような傾斜面１４が形成されている。側面１３と傾斜面１４との境界線をなす稜線部１５の表面粗さＲａおよび裏面１２を基準とした高さｈの組み合わせを表わすＲａ−ｈ平面におけるプロットが、第１範囲Ｓ１又は第１範囲Ｓ１の一部である第２範囲Ｓ２に含まれるようにターゲット材１０が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリングターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池又はタッチパネルに用いられる透明電極を形成する手段としてスパッタリング法が多用されている。スパッタリング法は、基板とスパッタリングターゲットとの間に、高電圧を印加してプラズマを発生させ、プラズマ中のイオンをターゲット素面に衝突させてターゲットを構成する原子を叩き出し、飛び出した原子を基板の表面に付着させて成膜する方法である。
【０００３】
スパッタリングによって飛び出した原子は、基板以外の部分にも付着することから、付着物がパーティクルとなって成膜を阻害する可能性がある。このようなパーティクルの発生を防止するために種々の工夫が提案されている。
【０００４】
たとえば、スパッタリングターゲットの側面の表面粗さを中心線平均粗さＲａ０．０５〜０．５［μｍ］にし、さらに、スパッタリングターゲットの側面が傾斜面とする技術的手法が提案されている（特許文献１参照）。当該手法によれば、スパッタリングターゲットの傾斜側面の表面粗さが調整されることによって発生する堆積物の剥離又は飛散が直接的に防止される。
【０００５】
また、ターゲット材とバッキングプレートとがボンディング材により接合されることにより構成されているスパッタリングターゲットにおいて、当該ターゲット材を構成する厚さが異なる複数の分割ターゲット材の構造に関する技術的手法が提案されている（特許文献２参照）。当該手法によれば、ある分割ターゲット材において、これよりも薄い分割ターゲット材と隣接する部分に当該薄い分割ターゲット材と略同一の厚みの水平部分が形成されるとともに、当該水平部分から上部ターゲット面に連続する傾斜部分が形成され、かつ、分割ターゲット材の隣接部分がエッジ処理されることが提案されている。これにより、分割ターゲット材の隣接部分におけるパーティクル又はアーキングの発生が抑制される。
【０００６】
さらに、スパッタリングの際に浸食されるエロージョン領域及び浸食されない非エロージョン領域を有するスパッタリングターゲットにおいて、パーティクル発生を防止するために当該非エロージョン領域の上面の表面粗さＲａが２．０［μｍ］以上にされることが提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−００４０３８号公報
【特許文献２】特開２００４−０８３９８５号公報
【特許文献３】特開２００４−３１５９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ターゲット材の使用期間を延長してその交換頻度を低下させるために、ターゲット材を厚くすると、プラズマ発生のために高電圧が印加される必要があるため、前記のような工夫が施されたとしてもなおもアーキングが発生しやすくなる。
【０００９】
そこで、本発明は、厚さの増加を図りながらも、アーキングの発生が抑制されうるスパッタリングターゲットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、スパッタリングの雰囲気に晒される主面と、当該主面の反対側の裏面とを有する金属酸化物焼結体からなるターゲット材と、前記ターゲット材に対して前記裏面に接合され、前記ターゲット材を冷却するバッキングプレートとを備えているスパッタリングターゲットに関する。
【００１１】
前記課題を解決するための本発明のスパッタリングターゲットは、前記ターゲット材には、その側面の途中から前記裏面に向かって当該ターゲット材を徐々に小径又は幅狭にするような傾斜面が形成され、前記側面と前記傾斜面との境界線をなす稜線部の表面粗さＲａ［μｍ］及び前記裏面を基準とした高さｈ［ｍｍ］の組み合わせを表わすＲａ−ｈ平面におけるプロットが、後述する第１範囲又は第１範囲の一部である第２範囲に含まれるように前記ターゲット材が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
前記ターゲット材の前記傾斜面と前記側面とのなす角度が１２０〜１５０°の範囲に含まれるように前記ターゲット材が形成されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態としてのスパッタリングターゲットの断面図。
【図２】図１におけるＡ部分の拡大説明図。
【図３】スパッタリングターゲットの稜線部分の構成説明図。
【図４】スパッタリングターゲットの成形方法に関する説明図。
【図５】ターゲット材の稜線構造とアーキング発生回数の相関関係の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（スパッタリングターゲットの構成）
図１に示されているスパッタリングターゲットは、スパッタリング雰囲気に晒される主面１１と、その厚さ方向について反対側にある裏面１２とを有する略平板状のターゲット材１０と、ターゲット材１０に対してその裏面１２に接合されているバッキングプレート２０とを備えている。
【００１５】
バッキングプレート２０は銅等の金属により構成されており、その内部には水又は空気等の冷却媒体が通される媒体通路２２が形成されている。バッキングプレート２０は、アルミニウム合金又は銅などをマトリックス金属とし、セラミックスを強化材とした金属−セラミックス複合材料により構成されていてもよい。
【００１６】
基板へのパーティクル付着を防止するためのシールド３０がターゲット材１０を取り囲むように配置され、かつ、接地されていてもよい。
【００１７】
図２及び図３のそれぞれに示されているように、ターゲット材１０には、その側面途中から裏面１２に向かって当該ターゲット材１０を徐々に小径又は幅狭にするような傾斜面１４が形成されている。焼結体の裏面１２側の外縁をなす角部が面取りされるように研削加工されることにより傾斜面１４が形成されうる。主面１１及び裏面１２に対して平行な方向に臨むターゲット材１０の断面（図２参照）において、側面１３と傾斜面１４とは１２０〜１５０°の範囲に含まれる角度θをなしている。
【００１８】
側面１３と傾斜面１４との境界線をなす稜線部１５の表面粗さＲａ及び裏面１２を基準とした高さｈの組み合わせは、Ｒａ−ｈ平面において当該組み合わせを表わすプロットが図５に示されている第１範囲Ｓ１又は第１範囲Ｓ１の一部である第２範囲Ｓ２に含まれるように調節される。
【００１９】
第１範囲Ｓ１は、式（１１）〜（１４）のそれぞれにより表現される４つの線分（図５の一点鎖線参照）によって画定されている。
【００２０】
Ｒａ＝０．２（０．１≦ｈ≦３．０）‥（１１）。
【００２１】
ｈ＝０．１（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（１２）。
【００２２】
Ｒａ＝１．７（０．１≦ｈ≦３．０）‥（１３）。
【００２３】
ｈ＝３．０（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（１４）。
【００２４】
第２範囲Ｓ２は、式（２１）〜（２４）のそれぞれにより表現される４つの線分（図５の二点鎖線参照）によって画定されている。
【００２５】
Ｒａ＝０．２（０．２≦ｈ≦２．３）‥（２１）。
【００２６】
ｈ＝０．２（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（２２）。
【００２７】
Ｒａ＝１．７（０．２≦ｈ≦２．３）‥（２３）。
【００２８】
ｈ＝２．３（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（２４）。
【００２９】
ターゲット材１０としてはアーキングが発生しやすい高体積抵抗性（たとえば体積抵抗率が１×１０-5［Ωｃｍ］以上）かつ低熱伝導性（たとえば熱伝導率が５０［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下）の金属酸化物焼結体が採用されてもよい。これは、後述するように、ターゲット材１０の構造が工夫されているためアーキングの発生が防止されうるからである。
【００３０】
このような観点から、体積抵抗率が１×１０-4〜１×１０1［Ωｃｍ］であり、熱伝導率が３０［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度である酸化亜鉛系焼結体がターゲット材１０として用いられてもよい。また、体積抵抗率が１×１０-4〜１×１０-2［Ωｃｍ］であり、熱伝導率が１０［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度であるＩＴＯ（酸化インジウムスズ）系焼結体がターゲット材１０として用いられてもよい。さらに、体積抵抗率が１×１０-4〜１×１０1［Ωｃｍ］であり、熱伝導率が８０［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度である酸化スズ系焼結体等の金属酸化物焼結体がターゲット材１０として用いられてもよい。
【００３１】
ターゲット材１０を構成する焼結体の密度が高すぎると研削加工時に焼結体に応力が過度に蓄積されるため、焼結体に割れが発生しやすくなる。また、焼結体の密度が高くなるとヤング率及び曲げ強度も高くなるものの、密度がある程度を超えて高い場合、ヤング率は相応に高い一方で曲げ強度はそうではないため、高いヤング率によって発生する強い熱応力によって焼結体に割れが発生しやすくなる。
【００３２】
さらに、焼結体の密度が高いとその厚さ方向の温度勾配、ひいては部分熱膨張の差により生じる応力が大きくなるため、焼結体に割れが発生しやすくなる。その一方、焼結体の密度が低すぎるとスパッタリング法により製造された膜の質にムラが生じる原因となる。そこで、焼結体の相対密度は７５〜９９［％］であることが好ましい。
【００３３】
ターゲット材１０の温度は、スパッタリング中に上昇する。特に、スパッタリングターゲットの裏側に配置されるマグネット付近の主面の温度が最も高くなる。このため、ターゲット材１０の内部で温度勾配が生じ、この温度勾配が著しいとターゲット材１０が割れてしまう可能性がある。これは、ターゲット材の密度が高いほど、温度勾配に由来する部分熱膨張の差異によって発生する応力が緩和されにくくなるからである。ターゲット材１０が厚くなるほど、このような密度の高低による影響を受けやすい。ターゲット材１０の熱伝導が低いほど、その温度勾配が大きくなる。
【００３４】
ターゲット材１０の裏面には、当該ターゲット材１０を冷却するためのバッキングプレート２０が接合される。バッキングプレート２０に対して冷却盤を接合させることによって、ターゲット材１０の冷却が図られてもよい。しかるに、バッキングプレート２０に設けられている媒体通路２２を通過する水等の冷却媒体を用いたターゲット材１０の冷却法が、その冷却効率等の観点から最適である。
【００３５】
バッキングプレート２０により、ターゲット材１０の主面と裏面との温度差が大きくなる可能性がある。当該温度差が７０［℃］以上となるようなターゲット材１０であっても、その形状が前記のように調節されることにより、スパッタリング中におけるアーキングの頻度を著しく低減することができる。
【００３６】
（スパッタリングターゲットの製造方法）
まず、ターゲット材１０の原料粉末として、純度が９９［％］以上、さらに好ましくは９９．８［％］以上の高純度の亜鉛酸化物等の金属酸化物粉末が準備される。金属酸化物に対する添加物は、酸化物の粉末の形態であることが好ましいが、大気中での焼結後に酸化物を生成する炭化物又は窒化物の形態であってもよい。純度が９９［％］以上、さらに好ましくは９９．９［％］以上の添加物が用いられる。
【００３７】
酸化亜鉛系焼結体からなるターゲット材１０が製造される場合、導電性付与のためにＡｌ、Ｇａ及びＢのうち少なくとも１つが添加される。良好な導電性の膜を得る観点から、Ａｌの添加量は酸化アルミニウム換算で０．５〜３．５［ｗｔ％］であることが好ましい。ＺｎＯの粒界及び粒子内に存在するＡｌは、ＺｎＯとＡｌ2Ｏ3との反応により生成され、ＺｎＯの粒界及び粒子内に存在するスピネル（ＺｎＡｌ2Ｏ4）を構成する。スピネルの生成態様が調節されることにより、アーキング頻度が低減される、高品質のターゲット材１０が得られる。
【００３８】
Ｇａが原料粉末に添加される場合、酸化亜鉛焼結体におけるＧａの含有量が酸化ガリウム（Ｇａ2Ｏ3）換算で０．０３〜５［ｗｔ％］の範囲に収まるようにＧａ添加量が調節されることが好ましい。Ｂが原料粉末に添加される場合、酸化亜鉛焼結体におけるＢの含有量が酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）換算で０．５〜４［ｗｔ％］の範囲に収まるようにＢ添加量が調節されることが好ましい。
【００３９】
ＩＴＯ系焼結体からなるターゲット材１０が製造される場合、焼結体におけるＳｎの含有量が酸化スズ換算で０．５〜１５［ｗｔ％］の範囲に含まれるように原料粉末が調製されることが好ましい。
【００４０】
前記のように準備された原料粉末が混合される。原料粉末の混合方法としては、ボールミル又は振動ミル等を用いた湿式又は乾式の混合方法など、さまざまな方法が採用されうる。均一な結晶粒子を得る観点から、ボールミルを用いた湿式混合が好ましい。混合時間は、均一な結晶粒子を得ながらも混合物の混入を防止する観点から１０〜２０時間の範囲に調節される。
【００４１】
続いて、混合された原料粉末が成形されることにより成形体が得られる。原料粉末の成形方法としては、ＣＩＰ成形又は鋳込み成形等が採用されうる。鋳込み成形法が採用される場合、図４に示されているように吸水性材料からなる底部４１と、非吸水性材料からなる側壁部４２とを有する成形型４０に原料を飛散させたスラリー４５が注入される。「底部」は、鉛直方向下側にある部材を意味するのではなく、原料の着肉方向について下流側にある部材を意味する。底部４１の姿勢および原料の着肉方向の変更に応じて、側壁部４２の姿勢も適宜変更されてもよい。
【００４２】
その上で、底部４１に形成されている吸引溝４３がポンプにより減圧されることにより、底部４１を通じてスラリーから水が吸い取られ、原料粉末が下側から徐々に着肉していくことにより、成形体４６が得られる。
【００４３】
この鋳込み成形法によれば、着肉方向を一定方向に安定させることができるので、成形体４６の内側部分と外側部分との密度差の発生を防止し、成形体４６の密度の均等化が図られる。このため、この成形体４６が焼結されて得られたターゲット材１０を用いたスパッタリング中に、当該ターゲット材１０に温度勾配が生じても、割れを生じにくくすることができる。
【００４４】
さらに、成形体が焼成されることにより焼結体が得られる。焼成温度は金属酸化物の種類に応じて調節される。たとえば、酸化亜鉛系焼結体を得るためには、酸化亜鉛の蒸発抑制による焼結体の緻密化の観点から、焼成温度は１２５０〜１６００［℃］、好ましくは１３５０〜１５５０［℃］の範囲に収まるように調節される。焼結時間は５時間〜５０時間の範囲で調節される。
【００４５】
焼成雰囲気として、大気雰囲気、酸素雰囲気又は不活性ガス雰囲気などが採用される。焼成中の酸化物の蒸発による焼結体の減量及び組成ずれの抑制のため、大気雰囲気等の酸化雰囲気が採用されることが好ましい。焼成雰囲気の圧力状態としては、減圧状態、常圧状態又は数気圧程度の加圧状態が採用されうる。ホットプレス焼結の場合、不活性ガス雰囲気が採用されることが好ましい。
【００４６】
また、焼結体が研削加工又は研磨加工により略平板状に形成され、かつ、その表面粗さＲａが整えられることにより、ターゲット材１０が得られる。焼成されたターゲット材１０が、その表面粗さが大きいままで用いられると、スパッタリング中にアーキングが頻発するので、これを防止するために研削加工が施される。
【００４７】
その一方、特に酸化亜鉛焼結体に関して、研削加工によりそこに応力が加えられると、その表面の明度が変化し、主面に限らず側面においても明度のムラが生じてしまう。これは、加工によって結晶粒界に応力が蓄積されることで結晶に歪みが生じ、これがスパッタリング時に各結晶における指向性の相違が顕在化するためであると推察される。そこで、ターゲット材１０の主面１１における明度差ΔＬ*が５以下になるように研削加工が実施される。
【００４８】
焼結体に傾斜面１４を形成するため、平面研削・研磨加工機又はマシニングセンタなどが用いられる。この際に生じる研削歪み（酸化亜鉛系焼結体においては歪みが特に大きくなる。）を除去するため、研削加工後の焼結体に熱処理が実施されることが好ましい。熱処理は６００〜８００［℃］の温度範囲で実施される。熱衝撃による焼結体の割れ防止の観点から、昇温速度及び降温速度は３００［℃／ｈ］以下に調節される。熱処理雰囲気としては、大気雰囲気又は不活性ガス雰囲気などが採用される。このような熱処理条件は、前記のような研削歪みが焼結体から十分に除去され、当該焼結体の粒成長等も起きない点で好ましい。
【００４９】
そして、ターゲット材１０及びバッキングプレート２０がインジウム接合等により接合されることにより、スパッタリングターゲットが製造される。インジウムにより形成される接合層は、製造時又は使用中の熱応力による当該接合層の割れ防止の観点から、ターゲット材１０及びバッキングプレート２０の接合面に対して９０［％］以上の接触面積を有することが好ましい。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
酸化亜鉛に酸化アルミニウム粉末２［ｗｔ％］が添加された原料から、鋳込み成形法により酸化亜鉛系焼結体が製造された。酸化亜鉛焼結体の相対密度は９９［％］であり、体積抵抗率は５×１０-4［Ωｃｍ］であり、熱伝導率は３５［Ｗ／ｍ・Ｋ］であった。密度はアルキメデス法により測定された。体積抵抗率は４探針法により測定された。熱伝導率はレーザーフラッシュ法により測定された。
【００５１】
焼結体は研削及び研磨加工により直径１００［ｍｍ］、厚さ２０［ｍｍ］の略円盤状に形成された。稜線部１５の表面粗さＲａが０．２［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが０．２［ｍｍ］になるように傾斜面１４が形成された。
成形後の焼結体が７００［℃］で熱処理されることによりターゲット材１０が得られ、その裏面１２に銅製のバッキングプレート２０がインジウム接合されることにより、実施例１のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５２】
（実施例２）
稜線部１５の表面粗さＲａが０．２［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが２．３［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例２のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５３】
（実施例３）
稜線部１５の表面粗さＲａが０．６［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが１．８［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例３のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５４】
（実施例４）
稜線部１５の表面粗さＲａが０．８［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが１．０［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例４のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５５】
（実施例５）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．０［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが０．２［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例５のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５６】
（実施例６）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．２［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが２．０［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例６のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５７】
（実施例７）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．７［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが０．５［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例７のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５８】
（実施例８）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．７［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが２．３［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例８のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５９】
（実施例９）
稜線部１５の表面粗さＲａが０．２［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが０．１［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例９のスパッタリングターゲットが製造された。
【００６０】
（実施例１０）
稜線部１５の表面粗さＲａが０．４［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが３．０［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例１０のスパッタリングターゲットが製造された。
【００６１】
（実施例１１）
稜線部１５の表面粗さＲａが０．８［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが２．５［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例１１のスパッタリングターゲットが製造された。
【００６２】
（実施例１２）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．４［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが２．６［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例１２のスパッタリングターゲットが製造された。
【００６３】
（実施例１３）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．５［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが０．１［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例１３のスパッタリングターゲットが製造された。
【００６４】
（実施例１４）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．７［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが３．０［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例１４のスパッタリングターゲットが製造された。
【００６５】
図５には、実施例１〜１４のそれぞれの稜線部１５の表面粗さＲａ及びその高さｈの組み合わせを表わすプロットが、該当番数を囲む丸により示されている。図５から明らかなように、実施例１〜１４のプロットのすべてが第１範囲Ｓ１に含まれている。また、実施例１〜８のプロットは第２範囲Ｓ２に含まれている。
【００６６】
各実施例のスパッタリングターゲットがＤＣマグネトロンスパッタ装置に装着された上で、スパッタリングが実施された。スパッタリング環境として、圧力０．５［Ｐａ］の純アルゴン雰囲気、投入電力２００［Ｗ］であり、アルミ製シールドがターゲットの周囲を取り囲むように配置されている環境が採用された。そして、スパッタリング中の１時間当たりのアーキング発生回数が計測された。この計測結果が、表１にまとめて示されている。
【００６７】
【表１】
【００６８】
表１及び図５から明らかなように、稜線部１５の表面粗さＲａ及び高さｈの組み合わせを表わすプロットが第１範囲Ｓ１に含まれるように傾斜面１４が形成されることにより、１時間当たりのアーキング発生回数が４０以下に抑制される。また、当該プロットが第２範囲Ｓ２に含まれるように傾斜面１４が形成されることにより、１時間当たりのアーキング発生回数が２０以下に抑制される。
【００６９】
（比較例）
（比較例１）
稜線部１５の表面粗さＲａが０．４［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが３．２［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で比較例１のスパッタリングターゲットが製造された。
【００７０】
（比較例２）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．４［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが３．２［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で比較例２のスパッタリングターゲットが製造された。
【００７１】
（比較例３）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．８［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが０．２［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で比較例３のスパッタリングターゲットが製造された。
【００７２】
（比較例４）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．８［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが２．５［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で比較例４のスパッタリングターゲットが製造された。
【００７３】
（比較例５）
稜線部１５の表面粗さＲａが３．５［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが０．５［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で比較例５のスパッタリングターゲットが製造された。
【００７４】
図５には、比較例１〜５のそれぞれの稜線部１５の表面粗さＲａ［μｍ］及びその高さｈ［ｍｍ］の組み合わせを表わすプロットが、該当番数を囲む三角により示されている。図５から明らかなように比較例１〜５のプロットのすべてが第１範囲Ｓ１から外れている。
【００７５】
各比較例のスパッタリングターゲットがＤＣマグネトロンスパッタ装置に装着された上で、前記実施例と同様の条件下でスパッタリングが実施され、スパッタリング中の１時間当たりのアーキング発生回数が計測された。この計測結果が、表２にまとめて示されている。
【００７６】
【表２】
【００７７】
表２及び図５から明らかなように、稜線部１５の表面粗さＲａ及び高さｈの組み合わせを表わすプロットが第１範囲Ｓ１から外れるように傾斜面１４が形成された場合、１時間当たりのアーキング発生回数が４０を超え、実施例１〜１４のいずれと比較しても多くなる。
【００７８】
（発明の効果）
本発明によれば、高体積抵抗率かつ低熱伝導率の金属酸化物からなり、５［ｍｍ］以上の厚さなど、長期間にわたる使用を可能とする厚さを有するターゲット材１０が採用された場合であっても、前記のようにターゲット材１０の稜線部１５の構成によって、アーキングの発生が確実に抑制又は防止されうる（表１、表２及び図５参照）。
【００７９】
スパッタリング成膜終了直後におけるターゲット材１０の主面１１及び裏面１２の温度差は７０［℃］以上であることが確認された。温度差の計測には熱電対が用いられた。バッキングプレート２０の温度がターゲット材１０の裏面１２の温度とみなされた。ターゲット材１０の裏面１２の温度が低く、アーキングが生じやすい状況であるにもかかわらず、アーキング発生頻度の著しい低減が図られる。
【符号の説明】
【００８０】
１０‥ターゲット材、１１‥主面、１２‥裏面、１３‥側面、１４‥傾斜面、１５‥稜線部、２０‥バッキングプレート。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリングターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池又はタッチパネルに用いられる透明電極を形成する手段としてスパッタリング法が多用されている。スパッタリング法は、基板とスパッタリングターゲットとの間に、高電圧を印加してプラズマを発生させ、プラズマ中のイオンをターゲット素面に衝突させてターゲットを構成する原子を叩き出し、飛び出した原子を基板の表面に付着させて成膜する方法である。
【０００３】
スパッタリングによって飛び出した原子は、基板以外の部分にも付着することから、付着物がパーティクルとなって成膜を阻害する可能性がある。このようなパーティクルの発生を防止するために種々の工夫が提案されている。
【０００４】
たとえば、スパッタリングターゲットの側面の表面粗さを中心線平均粗さＲａ０．０５〜０．５［μｍ］にし、さらに、スパッタリングターゲットの側面が傾斜面とする技術的手法が提案されている（特許文献１参照）。当該手法によれば、スパッタリングターゲットの傾斜側面の表面粗さが調整されることによって発生する堆積物の剥離又は飛散が直接的に防止される。
【０００５】
また、ターゲット材とバッキングプレートとがボンディング材により接合されることにより構成されているスパッタリングターゲットにおいて、当該ターゲット材を構成する厚さが異なる複数の分割ターゲット材の構造に関する技術的手法が提案されている（特許文献２参照）。当該手法によれば、ある分割ターゲット材において、これよりも薄い分割ターゲット材と隣接する部分に当該薄い分割ターゲット材と略同一の厚みの水平部分が形成されるとともに、当該水平部分から上部ターゲット面に連続する傾斜部分が形成され、かつ、分割ターゲット材の隣接部分がエッジ処理されることが提案されている。これにより、分割ターゲット材の隣接部分におけるパーティクル又はアーキングの発生が抑制される。
【０００６】
さらに、スパッタリングの際に浸食されるエロージョン領域及び浸食されない非エロージョン領域を有するスパッタリングターゲットにおいて、パーティクル発生を防止するために当該非エロージョン領域の上面の表面粗さＲａが２．０［μｍ］以上にされることが提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−００４０３８号公報
【特許文献２】特開２００４−０８３９８５号公報
【特許文献３】特開２００４−３１５９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ターゲット材の使用期間を延長してその交換頻度を低下させるために、ターゲット材を厚くすると、プラズマ発生のために高電圧が印加される必要があるため、前記のような工夫が施されたとしてもなおもアーキングが発生しやすくなる。
【０００９】
そこで、本発明は、厚さの増加を図りながらも、アーキングの発生が抑制されうるスパッタリングターゲットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、スパッタリングの雰囲気に晒される主面と、当該主面の反対側の裏面とを有する金属酸化物焼結体からなるターゲット材と、前記ターゲット材に対して前記裏面に接合され、前記ターゲット材を冷却するバッキングプレートとを備えているスパッタリングターゲットに関する。
【００１１】
前記課題を解決するための本発明のスパッタリングターゲットは、前記ターゲット材には、その側面の途中から前記裏面に向かって当該ターゲット材を徐々に小径又は幅狭にするような傾斜面が形成され、前記側面と前記傾斜面との境界線をなす稜線部の表面粗さＲａ［μｍ］及び前記裏面を基準とした高さｈ［ｍｍ］の組み合わせを表わすＲａ−ｈ平面におけるプロットが、後述する第１範囲又は第１範囲の一部である第２範囲に含まれるように前記ターゲット材が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
前記ターゲット材の前記傾斜面と前記側面とのなす角度が１２０〜１５０°の範囲に含まれるように前記ターゲット材が形成されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態としてのスパッタリングターゲットの断面図。
【図２】図１におけるＡ部分の拡大説明図。
【図３】スパッタリングターゲットの稜線部分の構成説明図。
【図４】スパッタリングターゲットの成形方法に関する説明図。
【図５】ターゲット材の稜線構造とアーキング発生回数の相関関係の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（スパッタリングターゲットの構成）
図１に示されているスパッタリングターゲットは、スパッタリング雰囲気に晒される主面１１と、その厚さ方向について反対側にある裏面１２とを有する略平板状のターゲット材１０と、ターゲット材１０に対してその裏面１２に接合されているバッキングプレート２０とを備えている。
【００１５】
バッキングプレート２０は銅等の金属により構成されており、その内部には水又は空気等の冷却媒体が通される媒体通路２２が形成されている。バッキングプレート２０は、アルミニウム合金又は銅などをマトリックス金属とし、セラミックスを強化材とした金属−セラミックス複合材料により構成されていてもよい。
【００１６】
基板へのパーティクル付着を防止するためのシールド３０がターゲット材１０を取り囲むように配置され、かつ、接地されていてもよい。
【００１７】
図２及び図３のそれぞれに示されているように、ターゲット材１０には、その側面途中から裏面１２に向かって当該ターゲット材１０を徐々に小径又は幅狭にするような傾斜面１４が形成されている。焼結体の裏面１２側の外縁をなす角部が面取りされるように研削加工されることにより傾斜面１４が形成されうる。主面１１及び裏面１２に対して平行な方向に臨むターゲット材１０の断面（図２参照）において、側面１３と傾斜面１４とは１２０〜１５０°の範囲に含まれる角度θをなしている。
【００１８】
側面１３と傾斜面１４との境界線をなす稜線部１５の表面粗さＲａ及び裏面１２を基準とした高さｈの組み合わせは、Ｒａ−ｈ平面において当該組み合わせを表わすプロットが図５に示されている第１範囲Ｓ１又は第１範囲Ｓ１の一部である第２範囲Ｓ２に含まれるように調節される。
【００１９】
第１範囲Ｓ１は、式（１１）〜（１４）のそれぞれにより表現される４つの線分（図５の一点鎖線参照）によって画定されている。
【００２０】
Ｒａ＝０．２（０．１≦ｈ≦３．０）‥（１１）。
【００２１】
ｈ＝０．１（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（１２）。
【００２２】
Ｒａ＝１．７（０．１≦ｈ≦３．０）‥（１３）。
【００２３】
ｈ＝３．０（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（１４）。
【００２４】
第２範囲Ｓ２は、式（２１）〜（２４）のそれぞれにより表現される４つの線分（図５の二点鎖線参照）によって画定されている。
【００２５】
Ｒａ＝０．２（０．２≦ｈ≦２．３）‥（２１）。
【００２６】
ｈ＝０．２（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（２２）。
【００２７】
Ｒａ＝１．７（０．２≦ｈ≦２．３）‥（２３）。
【００２８】
ｈ＝２．３（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（２４）。
【００２９】
ターゲット材１０としてはアーキングが発生しやすい高体積抵抗性（たとえば体積抵抗率が１×１０-5［Ωｃｍ］以上）かつ低熱伝導性（たとえば熱伝導率が５０［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下）の金属酸化物焼結体が採用されてもよい。これは、後述するように、ターゲット材１０の構造が工夫されているためアーキングの発生が防止されうるからである。
【００３０】
このような観点から、体積抵抗率が１×１０-4〜１×１０1［Ωｃｍ］であり、熱伝導率が３０［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度である酸化亜鉛系焼結体がターゲット材１０として用いられてもよい。また、体積抵抗率が１×１０-4〜１×１０-2［Ωｃｍ］であり、熱伝導率が１０［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度であるＩＴＯ（酸化インジウムスズ）系焼結体がターゲット材１０として用いられてもよい。さらに、体積抵抗率が１×１０-4〜１×１０1［Ωｃｍ］であり、熱伝導率が８０［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度である酸化スズ系焼結体等の金属酸化物焼結体がターゲット材１０として用いられてもよい。
【００３１】
ターゲット材１０を構成する焼結体の密度が高すぎると研削加工時に焼結体に応力が過度に蓄積されるため、焼結体に割れが発生しやすくなる。また、焼結体の密度が高くなるとヤング率及び曲げ強度も高くなるものの、密度がある程度を超えて高い場合、ヤング率は相応に高い一方で曲げ強度はそうではないため、高いヤング率によって発生する強い熱応力によって焼結体に割れが発生しやすくなる。
【００３２】
さらに、焼結体の密度が高いとその厚さ方向の温度勾配、ひいては部分熱膨張の差により生じる応力が大きくなるため、焼結体に割れが発生しやすくなる。その一方、焼結体の密度が低すぎるとスパッタリング法により製造された膜の質にムラが生じる原因となる。そこで、焼結体の相対密度は７５〜９９［％］であることが好ましい。
【００３３】
ターゲット材１０の温度は、スパッタリング中に上昇する。特に、スパッタリングターゲットの裏側に配置されるマグネット付近の主面の温度が最も高くなる。このため、ターゲット材１０の内部で温度勾配が生じ、この温度勾配が著しいとターゲット材１０が割れてしまう可能性がある。これは、ターゲット材の密度が高いほど、温度勾配に由来する部分熱膨張の差異によって発生する応力が緩和されにくくなるからである。ターゲット材１０が厚くなるほど、このような密度の高低による影響を受けやすい。ターゲット材１０の熱伝導が低いほど、その温度勾配が大きくなる。
【００３４】
ターゲット材１０の裏面には、当該ターゲット材１０を冷却するためのバッキングプレート２０が接合される。バッキングプレート２０に対して冷却盤を接合させることによって、ターゲット材１０の冷却が図られてもよい。しかるに、バッキングプレート２０に設けられている媒体通路２２を通過する水等の冷却媒体を用いたターゲット材１０の冷却法が、その冷却効率等の観点から最適である。
【００３５】
バッキングプレート２０により、ターゲット材１０の主面と裏面との温度差が大きくなる可能性がある。当該温度差が７０［℃］以上となるようなターゲット材１０であっても、その形状が前記のように調節されることにより、スパッタリング中におけるアーキングの頻度を著しく低減することができる。
【００３６】
（スパッタリングターゲットの製造方法）
まず、ターゲット材１０の原料粉末として、純度が９９［％］以上、さらに好ましくは９９．８［％］以上の高純度の亜鉛酸化物等の金属酸化物粉末が準備される。金属酸化物に対する添加物は、酸化物の粉末の形態であることが好ましいが、大気中での焼結後に酸化物を生成する炭化物又は窒化物の形態であってもよい。純度が９９［％］以上、さらに好ましくは９９．９［％］以上の添加物が用いられる。
【００３７】
酸化亜鉛系焼結体からなるターゲット材１０が製造される場合、導電性付与のためにＡｌ、Ｇａ及びＢのうち少なくとも１つが添加される。良好な導電性の膜を得る観点から、Ａｌの添加量は酸化アルミニウム換算で０．５〜３．５［ｗｔ％］であることが好ましい。ＺｎＯの粒界及び粒子内に存在するＡｌは、ＺｎＯとＡｌ2Ｏ3との反応により生成され、ＺｎＯの粒界及び粒子内に存在するスピネル（ＺｎＡｌ2Ｏ4）を構成する。スピネルの生成態様が調節されることにより、アーキング頻度が低減される、高品質のターゲット材１０が得られる。
【００３８】
Ｇａが原料粉末に添加される場合、酸化亜鉛焼結体におけるＧａの含有量が酸化ガリウム（Ｇａ2Ｏ3）換算で０．０３〜５［ｗｔ％］の範囲に収まるようにＧａ添加量が調節されることが好ましい。Ｂが原料粉末に添加される場合、酸化亜鉛焼結体におけるＢの含有量が酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）換算で０．５〜４［ｗｔ％］の範囲に収まるようにＢ添加量が調節されることが好ましい。
【００３９】
ＩＴＯ系焼結体からなるターゲット材１０が製造される場合、焼結体におけるＳｎの含有量が酸化スズ換算で０．５〜１５［ｗｔ％］の範囲に含まれるように原料粉末が調製されることが好ましい。
【００４０】
前記のように準備された原料粉末が混合される。原料粉末の混合方法としては、ボールミル又は振動ミル等を用いた湿式又は乾式の混合方法など、さまざまな方法が採用されうる。均一な結晶粒子を得る観点から、ボールミルを用いた湿式混合が好ましい。混合時間は、均一な結晶粒子を得ながらも混合物の混入を防止する観点から１０〜２０時間の範囲に調節される。
【００４１】
続いて、混合された原料粉末が成形されることにより成形体が得られる。原料粉末の成形方法としては、ＣＩＰ成形又は鋳込み成形等が採用されうる。鋳込み成形法が採用される場合、図４に示されているように吸水性材料からなる底部４１と、非吸水性材料からなる側壁部４２とを有する成形型４０に原料を飛散させたスラリー４５が注入される。「底部」は、鉛直方向下側にある部材を意味するのではなく、原料の着肉方向について下流側にある部材を意味する。底部４１の姿勢および原料の着肉方向の変更に応じて、側壁部４２の姿勢も適宜変更されてもよい。
【００４２】
その上で、底部４１に形成されている吸引溝４３がポンプにより減圧されることにより、底部４１を通じてスラリーから水が吸い取られ、原料粉末が下側から徐々に着肉していくことにより、成形体４６が得られる。
【００４３】
この鋳込み成形法によれば、着肉方向を一定方向に安定させることができるので、成形体４６の内側部分と外側部分との密度差の発生を防止し、成形体４６の密度の均等化が図られる。このため、この成形体４６が焼結されて得られたターゲット材１０を用いたスパッタリング中に、当該ターゲット材１０に温度勾配が生じても、割れを生じにくくすることができる。
【００４４】
さらに、成形体が焼成されることにより焼結体が得られる。焼成温度は金属酸化物の種類に応じて調節される。たとえば、酸化亜鉛系焼結体を得るためには、酸化亜鉛の蒸発抑制による焼結体の緻密化の観点から、焼成温度は１２５０〜１６００［℃］、好ましくは１３５０〜１５５０［℃］の範囲に収まるように調節される。焼結時間は５時間〜５０時間の範囲で調節される。
【００４５】
焼成雰囲気として、大気雰囲気、酸素雰囲気又は不活性ガス雰囲気などが採用される。焼成中の酸化物の蒸発による焼結体の減量及び組成ずれの抑制のため、大気雰囲気等の酸化雰囲気が採用されることが好ましい。焼成雰囲気の圧力状態としては、減圧状態、常圧状態又は数気圧程度の加圧状態が採用されうる。ホットプレス焼結の場合、不活性ガス雰囲気が採用されることが好ましい。
【００４６】
また、焼結体が研削加工又は研磨加工により略平板状に形成され、かつ、その表面粗さＲａが整えられることにより、ターゲット材１０が得られる。焼成されたターゲット材１０が、その表面粗さが大きいままで用いられると、スパッタリング中にアーキングが頻発するので、これを防止するために研削加工が施される。
【００４７】
その一方、特に酸化亜鉛焼結体に関して、研削加工によりそこに応力が加えられると、その表面の明度が変化し、主面に限らず側面においても明度のムラが生じてしまう。これは、加工によって結晶粒界に応力が蓄積されることで結晶に歪みが生じ、これがスパッタリング時に各結晶における指向性の相違が顕在化するためであると推察される。そこで、ターゲット材１０の主面１１における明度差ΔＬ*が５以下になるように研削加工が実施される。
【００４８】
焼結体に傾斜面１４を形成するため、平面研削・研磨加工機又はマシニングセンタなどが用いられる。この際に生じる研削歪み（酸化亜鉛系焼結体においては歪みが特に大きくなる。）を除去するため、研削加工後の焼結体に熱処理が実施されることが好ましい。熱処理は６００〜８００［℃］の温度範囲で実施される。熱衝撃による焼結体の割れ防止の観点から、昇温速度及び降温速度は３００［℃／ｈ］以下に調節される。熱処理雰囲気としては、大気雰囲気又は不活性ガス雰囲気などが採用される。このような熱処理条件は、前記のような研削歪みが焼結体から十分に除去され、当該焼結体の粒成長等も起きない点で好ましい。
【００４９】
そして、ターゲット材１０及びバッキングプレート２０がインジウム接合等により接合されることにより、スパッタリングターゲットが製造される。インジウムにより形成される接合層は、製造時又は使用中の熱応力による当該接合層の割れ防止の観点から、ターゲット材１０及びバッキングプレート２０の接合面に対して９０［％］以上の接触面積を有することが好ましい。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
酸化亜鉛に酸化アルミニウム粉末２［ｗｔ％］が添加された原料から、鋳込み成形法により酸化亜鉛系焼結体が製造された。酸化亜鉛焼結体の相対密度は９９［％］であり、体積抵抗率は５×１０-4［Ωｃｍ］であり、熱伝導率は３５［Ｗ／ｍ・Ｋ］であった。密度はアルキメデス法により測定された。体積抵抗率は４探針法により測定された。熱伝導率はレーザーフラッシュ法により測定された。
【００５１】
焼結体は研削及び研磨加工により直径１００［ｍｍ］、厚さ２０［ｍｍ］の略円盤状に形成された。稜線部１５の表面粗さＲａが０．２［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが０．２［ｍｍ］になるように傾斜面１４が形成された。
成形後の焼結体が７００［℃］で熱処理されることによりターゲット材１０が得られ、その裏面１２に銅製のバッキングプレート２０がインジウム接合されることにより、実施例１のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５２】
（実施例２）
稜線部１５の表面粗さＲａが０．２［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが２．３［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例２のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５３】
（実施例３）
稜線部１５の表面粗さＲａが０．６［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが１．８［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例３のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５４】
（実施例４）
稜線部１５の表面粗さＲａが０．８［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが１．０［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例４のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５５】
（実施例５）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．０［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが０．２［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例５のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５６】
（実施例６）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．２［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが２．０［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例６のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５７】
（実施例７）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．７［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが０．５［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例７のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５８】
（実施例８）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．７［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが２．３［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例８のスパッタリングターゲットが製造された。
【００５９】
（実施例９）
稜線部１５の表面粗さＲａが０．２［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが０．１［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例９のスパッタリングターゲットが製造された。
【００６０】
（実施例１０）
稜線部１５の表面粗さＲａが０．４［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが３．０［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例１０のスパッタリングターゲットが製造された。
【００６１】
（実施例１１）
稜線部１５の表面粗さＲａが０．８［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが２．５［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例１１のスパッタリングターゲットが製造された。
【００６２】
（実施例１２）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．４［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが２．６［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例１２のスパッタリングターゲットが製造された。
【００６３】
（実施例１３）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．５［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが０．１［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例１３のスパッタリングターゲットが製造された。
【００６４】
（実施例１４）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．７［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが３．０［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で実施例１４のスパッタリングターゲットが製造された。
【００６５】
図５には、実施例１〜１４のそれぞれの稜線部１５の表面粗さＲａ及びその高さｈの組み合わせを表わすプロットが、該当番数を囲む丸により示されている。図５から明らかなように、実施例１〜１４のプロットのすべてが第１範囲Ｓ１に含まれている。また、実施例１〜８のプロットは第２範囲Ｓ２に含まれている。
【００６６】
各実施例のスパッタリングターゲットがＤＣマグネトロンスパッタ装置に装着された上で、スパッタリングが実施された。スパッタリング環境として、圧力０．５［Ｐａ］の純アルゴン雰囲気、投入電力２００［Ｗ］であり、アルミ製シールドがターゲットの周囲を取り囲むように配置されている環境が採用された。そして、スパッタリング中の１時間当たりのアーキング発生回数が計測された。この計測結果が、表１にまとめて示されている。
【００６７】
【表１】
【００６８】
表１及び図５から明らかなように、稜線部１５の表面粗さＲａ及び高さｈの組み合わせを表わすプロットが第１範囲Ｓ１に含まれるように傾斜面１４が形成されることにより、１時間当たりのアーキング発生回数が４０以下に抑制される。また、当該プロットが第２範囲Ｓ２に含まれるように傾斜面１４が形成されることにより、１時間当たりのアーキング発生回数が２０以下に抑制される。
【００６９】
（比較例）
（比較例１）
稜線部１５の表面粗さＲａが０．４［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが３．２［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で比較例１のスパッタリングターゲットが製造された。
【００７０】
（比較例２）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．４［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが３．２［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で比較例２のスパッタリングターゲットが製造された。
【００７１】
（比較例３）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．８［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが０．２［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で比較例３のスパッタリングターゲットが製造された。
【００７２】
（比較例４）
稜線部１５の表面粗さＲａが１．８［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが２．５［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で比較例４のスパッタリングターゲットが製造された。
【００７３】
（比較例５）
稜線部１５の表面粗さＲａが３．５［μｍ］になり、裏面１２を基準とした稜線部１５の高さｈが０．５［ｍｍ］になるようにターゲット材１０が形成されているほかは、実施例１と同様の条件下で比較例５のスパッタリングターゲットが製造された。
【００７４】
図５には、比較例１〜５のそれぞれの稜線部１５の表面粗さＲａ［μｍ］及びその高さｈ［ｍｍ］の組み合わせを表わすプロットが、該当番数を囲む三角により示されている。図５から明らかなように比較例１〜５のプロットのすべてが第１範囲Ｓ１から外れている。
【００７５】
各比較例のスパッタリングターゲットがＤＣマグネトロンスパッタ装置に装着された上で、前記実施例と同様の条件下でスパッタリングが実施され、スパッタリング中の１時間当たりのアーキング発生回数が計測された。この計測結果が、表２にまとめて示されている。
【００７６】
【表２】
【００７７】
表２及び図５から明らかなように、稜線部１５の表面粗さＲａ及び高さｈの組み合わせを表わすプロットが第１範囲Ｓ１から外れるように傾斜面１４が形成された場合、１時間当たりのアーキング発生回数が４０を超え、実施例１〜１４のいずれと比較しても多くなる。
【００７８】
（発明の効果）
本発明によれば、高体積抵抗率かつ低熱伝導率の金属酸化物からなり、５［ｍｍ］以上の厚さなど、長期間にわたる使用を可能とする厚さを有するターゲット材１０が採用された場合であっても、前記のようにターゲット材１０の稜線部１５の構成によって、アーキングの発生が確実に抑制又は防止されうる（表１、表２及び図５参照）。
【００７９】
スパッタリング成膜終了直後におけるターゲット材１０の主面１１及び裏面１２の温度差は７０［℃］以上であることが確認された。温度差の計測には熱電対が用いられた。バッキングプレート２０の温度がターゲット材１０の裏面１２の温度とみなされた。ターゲット材１０の裏面１２の温度が低く、アーキングが生じやすい状況であるにもかかわらず、アーキング発生頻度の著しい低減が図られる。
【符号の説明】
【００８０】
１０‥ターゲット材、１１‥主面、１２‥裏面、１３‥側面、１４‥傾斜面、１５‥稜線部、２０‥バッキングプレート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングの雰囲気に晒される主面と、当該主面の反対側の裏面とを有する金属酸化物焼結体からなるターゲット材と、前記ターゲット材に対して前記裏面に接合され、前記ターゲット材を冷却するバッキングプレートとを備えているスパッタリングターゲットにおいて、
前記ターゲット材には、その側面の途中から前記裏面に向かって当該ターゲット材を徐々に小径または幅狭にするような傾斜面が形成され、
前記側面と前記傾斜面との境界線をなす稜線部の表面粗さＲａ［μｍ］及び前記裏面を基準とした高さｈ［ｍｍ］の組み合わせを表わすＲａ−ｈ平面におけるプロットが、式（１１）〜（１４）のそれぞれにより表現される４つの線分によって画定されている第１範囲に含まれるように前記ターゲット材が形成されていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
Ｒａ＝０．２（０．１≦ｈ≦３．０）‥（１１）。
ｈ＝０．１（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（１２）。
Ｒａ＝１．７（０．１≦ｈ≦３．０）‥（１３）。
ｈ＝３．０（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（１４）。
【請求項２】
請求項１記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記稜線部の表面粗さＲａ［μｍ］及び前記裏面を基準とした高さｈ［ｍｍ］の組み合わせを表わすＲａ−ｈ平面におけるプロットが、前記第１範囲の一部である、式（２１）〜（２４）のそれぞれにより表現される４つの線分によって画定されている第２範囲に含まれるように前記ターゲット材が形成されていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
Ｒａ＝０．２（０．２≦ｈ≦２．３）‥（２１）。
ｈ＝０．２（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（２２）。
Ｒａ＝１．７（０．２≦ｈ≦２．３）‥（２３）。
ｈ＝２．３（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（２４）。
【請求項３】
請求項１又は２記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記ターゲット材の前記側面に対して前記傾斜面がなす内角が１２０〜１５０°の範囲に含まれるように前記ターゲット材が形成されていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項１】
スパッタリングの雰囲気に晒される主面と、当該主面の反対側の裏面とを有する金属酸化物焼結体からなるターゲット材と、前記ターゲット材に対して前記裏面に接合され、前記ターゲット材を冷却するバッキングプレートとを備えているスパッタリングターゲットにおいて、
前記ターゲット材には、その側面の途中から前記裏面に向かって当該ターゲット材を徐々に小径または幅狭にするような傾斜面が形成され、
前記側面と前記傾斜面との境界線をなす稜線部の表面粗さＲａ［μｍ］及び前記裏面を基準とした高さｈ［ｍｍ］の組み合わせを表わすＲａ−ｈ平面におけるプロットが、式（１１）〜（１４）のそれぞれにより表現される４つの線分によって画定されている第１範囲に含まれるように前記ターゲット材が形成されていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
Ｒａ＝０．２（０．１≦ｈ≦３．０）‥（１１）。
ｈ＝０．１（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（１２）。
Ｒａ＝１．７（０．１≦ｈ≦３．０）‥（１３）。
ｈ＝３．０（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（１４）。
【請求項２】
請求項１記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記稜線部の表面粗さＲａ［μｍ］及び前記裏面を基準とした高さｈ［ｍｍ］の組み合わせを表わすＲａ−ｈ平面におけるプロットが、前記第１範囲の一部である、式（２１）〜（２４）のそれぞれにより表現される４つの線分によって画定されている第２範囲に含まれるように前記ターゲット材が形成されていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
Ｒａ＝０．２（０．２≦ｈ≦２．３）‥（２１）。
ｈ＝０．２（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（２２）。
Ｒａ＝１．７（０．２≦ｈ≦２．３）‥（２３）。
ｈ＝２．３（０．２≦Ｒａ≦１．７）‥（２４）。
【請求項３】
請求項１又は２記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記ターゲット材の前記側面に対して前記傾斜面がなす内角が１２０〜１５０°の範囲に含まれるように前記ターゲット材が形成されていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２２５９８１（Ｐ２０１１−２２５９８１Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６８２３８（Ｐ２０１１−６８２３８）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【出願人】（３９１００５８２４）株式会社日本セラテック (200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【出願人】（３９１００５８２４）株式会社日本セラテック (200)
【Ｆターム（参考）】
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