円筒形ターゲットおよびその製造方法
【課題】円筒形ターゲットは、ターゲット材と円筒形基材の熱膨張率の差により、スパッタリング中の膨張、収縮を繰り返すうちに円筒形基材とターゲット材とが剥離する恐れがあり、また、ターゲット材が長尺一体であるためにスパッタリング中に円筒形基材とターゲット材の伸びの差が大きくなり、ターゲット材に割れが発生し、スパッタリングにより形成されたスパッタ膜に欠陥が発生することがあるなどの問題がある。
【解決手段】円筒形基材の外周面に長尺のターゲット材をらせん状に巻き付けて取り付けたことを特徴とする。
【解決手段】円筒形基材の外周面に長尺のターゲット材をらせん状に巻き付けて取り付けたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロン型回転カソードスパッタリング装置等に用いられる長尺の円筒形スパッタリングターゲットおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、新しいスパッタリングの方法として、マグネトロン型回転カソードスパッタリング装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
マグネトロン型回転カソードスパッタリング装置に用いられるスパッタリングターゲットは、長尺の円筒形状を有し、ターゲットの内側に磁場発生装置を配置し、ターゲットの内側から冷却しながらターゲットを回転させてスパッタを行うものである。
【０００３】
このような円筒形ターゲットは、従来の平板形のターゲットと比較してターゲット使用効率が格段に高く、高速成膜が可能であるという利点から注目されている。
長尺の円筒形ターゲットの製造方法として、（１）円筒形基材の外周に金属粉末等を充満し、熱間等方圧プレス（ＨＩＰ）によりターゲット層を形成する方法（例えば、特許文献２参照）、（２）円筒形基材の外周面にプラズマ溶射素材を吹き付けてターゲット層を積層させる方法（例えば、特許文献３参照）等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表昭５８−５００１７４公報
【特許文献２】特開平５−２３０６４５号公報
【特許文献３】特開平５−１７１４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの方法で製造された円筒形ターゲットは、ターゲット材と円筒形基材の熱膨張率の差により、スパッタリング中の膨張、収縮を繰り返すうちに円筒形基材とターゲット材とが剥離する恐れがある。
しかも、ターゲット材が長尺一体であるためにスパッタリング中に円筒形基材とターゲット材の伸びの差が大きくなり、ターゲット材に割れが発生し、スパッタリングにより形成されたスパッタ膜に欠陥が発生することがあるなどの問題がある。
【０００６】
また、溶射法による円筒形ターゲットは、円筒形基材と円筒形ターゲット材が一体で作製されているため、円筒形基材を再利用することができず、ランニングコストを引き上げる要因となっている。
また、ＨＩＰ法による円筒形ターゲットは、それを実施するための装置および溶射法同様にランニングコストが多大となり経済的でないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明は、予め寸法精度の優れた長尺のターゲット材を作製し、この長尺ターゲット材を円筒形基材の外側にらせん状にしてきつく密に巻き付けることにより、スパッタリング時に割れや剥離が発生することのない長尺円筒形ターゲットを得ることができた。
この長尺円筒形ターゲットの構造およびその製造方法を図面に基づいて説明する。
図１および図２は、使用するターゲット材の断面形状の異なる長尺円筒形ターゲットの断面図である。
【０００８】
１は円筒形基材であり、適当な熱伝導性、電気伝導性、強度等を備えているものであればどのような金属でもよく、例えば、ＣｕやＴｉ等の単体製、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｏ、ＡｇもしくはＭｇ等を含む非鉄系合金製、ステンレススチール（ＳＵＳ）製等である。
この円筒形基材１の外周面にＡｇまたはＡｇ合金からなる板状ターゲット材２を密でしかも密着するように巻き付ける。
【０００９】
板状ターゲット材２は、溶解法または焼結法によりＡｇまたはＡｇ合金のインゴットを作製し、これに圧延加工、スリット加工およびレベラー加工等を施し、所望寸法の板状ターゲット材２に加工する。
なお、この板状ターゲット材２は必ずしも上記のような長尺の板状でなくてもよく、例えば、断面形状が長方形、矩形、台形等の四角形状やその他表面が平面状の線状体でもよい。この場合は、伸線装置によって加工することができる。
【００１０】
上記板状ターゲット材２の長さ、幅および板厚は調整可能であるので、円筒形基材１に巻き付ける所望のターゲット材を製造することができる。さらに、板状ターゲット材２の幅方向の両側部に切削加工して図１に示すような段部４や図２に示すようなテーパー（斜面）５を形成して相決りとなるようにすると円筒形基材１に巻き付ける際に接合部３に螺旋状に隙間が生じないで一層密に精度よく巻き付けることができる。
【００１１】
さらに、円筒形基材１と板状ターゲット材２との密着接合を強化するために、円筒形基材１の端部にストッパ部６を設け、このストッパ部６を、ねじ穴等の係止部７を板状ターゲット材２の端部に設けて係止可能にすることにより板状ターゲット材２を円筒形基材１に強固に取り付け、かつ、取り外すことができる。なお、このストッパ部と嵌め込み部の構造は、板状ターゲット材にストッパ部を設け、円筒形基材に嵌め込み部を設けても同様である。さらに、係止構造はこれらに限るものではなく、ボンディング等の固定構造ではなく係止状態に自由度のある組み付け構造であればよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のような構成の長尺円筒形スパッタリングターゲットによると、円筒形基材に板状ターゲット材を巻き付け、端部を円筒形基材に設けたストッパ部に板状ターゲット材端部に設けた嵌め込み部を係止させることにより、ボンディング接合等のような固着状態ではないために、円筒形基材の熱膨張により板状ターゲット材同士が衝突した場合に板状ターゲット材の自由な移動が可能となり、これによって応力を吸収することができ、円筒形ターゲットの割れを防ぐことができ、また、板状ターゲット材が剥離することもない。
【００１３】
また、板状ターゲット材を円筒形基材のストッパ部から外すことができ、これにより板状ターゲット材を回収し、また、円筒形基材も再利用可能であるために大幅なランニングコストの低下を得ることができる。
さらに、溶射法およびＨＩＰに比較して、初期費用の低い圧延加工や切削加工等によって作製が可能なために低いコストの円筒形ターゲットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】円筒形ターゲットの断面説明図
【図２】他の形状の長尺ターゲット材を用いた円筒形ターゲットの断面説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施例を説明する。
通常の連続鋳造法により得た、純度９９．９９％以上のＡｇからなり、幅：６０ｍｍ、板厚：４０ｍｍ、長さ２２００ｍｍの寸法を有するインゴットを作製した。
このインゴットに圧延加工、スリット加工およびレベラー加工等を施し、幅：５０ｍｍ、板厚：１０ｍｍ、長さ８５００ｍｍの寸法を有する板材に加工した。
さらに、この板材の幅方向の両側部に、切削加工により段部を形成し、さらに、長手方向の両端に打ち抜き加工等により嵌め込み部を設け、図１に示す板状ターゲット材を作製した。
【００１６】
つぎに、内径：１００ｍｍ、外径：１１０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、両端部にストッパ部を設けたＳＵＳ３１６製の円筒形基材を用意する。
そこで、この円筒形基材の外周面に上記板状ターゲット材を段部が重なりあって相決りとなるようにして巻き付け、最後に嵌め込み部をストッパ部に係止し、ついで、これを管状炉内に入れて熱処理により結晶粒径を整え、図１に示すような構造の長尺円筒形ターゲットとした。
【００１７】
比較のために、前記円筒形基材の外周面にＡｇ粉末を溶射法により積層させ、上記と同一寸法の従来長尺円筒形ターゲットを作製した。
上記実施例の長尺円筒形ターゲットおよび従来長尺円筒形ターゲットを高周波マグネトロン装置に入れ、Ａｒ分圧：１×１０−４Ｐａ、出力：１０ＫＷの条件でスパッタリングを行ったところ、実施例の長尺円筒形ターゲットには割れは発生しなかったが、従来長尺円筒形ターゲットには割れが発生していた。
【符号の説明】
【００１８】
１ 円筒形基材
２ 板状ターゲット材
３ 接合部
４ 段部
５ テーパー
６ ストッパ部
７ 係止部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロン型回転カソードスパッタリング装置等に用いられる長尺の円筒形スパッタリングターゲットおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、新しいスパッタリングの方法として、マグネトロン型回転カソードスパッタリング装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
マグネトロン型回転カソードスパッタリング装置に用いられるスパッタリングターゲットは、長尺の円筒形状を有し、ターゲットの内側に磁場発生装置を配置し、ターゲットの内側から冷却しながらターゲットを回転させてスパッタを行うものである。
【０００３】
このような円筒形ターゲットは、従来の平板形のターゲットと比較してターゲット使用効率が格段に高く、高速成膜が可能であるという利点から注目されている。
長尺の円筒形ターゲットの製造方法として、（１）円筒形基材の外周に金属粉末等を充満し、熱間等方圧プレス（ＨＩＰ）によりターゲット層を形成する方法（例えば、特許文献２参照）、（２）円筒形基材の外周面にプラズマ溶射素材を吹き付けてターゲット層を積層させる方法（例えば、特許文献３参照）等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表昭５８−５００１７４公報
【特許文献２】特開平５−２３０６４５号公報
【特許文献３】特開平５−１７１４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの方法で製造された円筒形ターゲットは、ターゲット材と円筒形基材の熱膨張率の差により、スパッタリング中の膨張、収縮を繰り返すうちに円筒形基材とターゲット材とが剥離する恐れがある。
しかも、ターゲット材が長尺一体であるためにスパッタリング中に円筒形基材とターゲット材の伸びの差が大きくなり、ターゲット材に割れが発生し、スパッタリングにより形成されたスパッタ膜に欠陥が発生することがあるなどの問題がある。
【０００６】
また、溶射法による円筒形ターゲットは、円筒形基材と円筒形ターゲット材が一体で作製されているため、円筒形基材を再利用することができず、ランニングコストを引き上げる要因となっている。
また、ＨＩＰ法による円筒形ターゲットは、それを実施するための装置および溶射法同様にランニングコストが多大となり経済的でないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明は、予め寸法精度の優れた長尺のターゲット材を作製し、この長尺ターゲット材を円筒形基材の外側にらせん状にしてきつく密に巻き付けることにより、スパッタリング時に割れや剥離が発生することのない長尺円筒形ターゲットを得ることができた。
この長尺円筒形ターゲットの構造およびその製造方法を図面に基づいて説明する。
図１および図２は、使用するターゲット材の断面形状の異なる長尺円筒形ターゲットの断面図である。
【０００８】
１は円筒形基材であり、適当な熱伝導性、電気伝導性、強度等を備えているものであればどのような金属でもよく、例えば、ＣｕやＴｉ等の単体製、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｏ、ＡｇもしくはＭｇ等を含む非鉄系合金製、ステンレススチール（ＳＵＳ）製等である。
この円筒形基材１の外周面にＡｇまたはＡｇ合金からなる板状ターゲット材２を密でしかも密着するように巻き付ける。
【０００９】
板状ターゲット材２は、溶解法または焼結法によりＡｇまたはＡｇ合金のインゴットを作製し、これに圧延加工、スリット加工およびレベラー加工等を施し、所望寸法の板状ターゲット材２に加工する。
なお、この板状ターゲット材２は必ずしも上記のような長尺の板状でなくてもよく、例えば、断面形状が長方形、矩形、台形等の四角形状やその他表面が平面状の線状体でもよい。この場合は、伸線装置によって加工することができる。
【００１０】
上記板状ターゲット材２の長さ、幅および板厚は調整可能であるので、円筒形基材１に巻き付ける所望のターゲット材を製造することができる。さらに、板状ターゲット材２の幅方向の両側部に切削加工して図１に示すような段部４や図２に示すようなテーパー（斜面）５を形成して相決りとなるようにすると円筒形基材１に巻き付ける際に接合部３に螺旋状に隙間が生じないで一層密に精度よく巻き付けることができる。
【００１１】
さらに、円筒形基材１と板状ターゲット材２との密着接合を強化するために、円筒形基材１の端部にストッパ部６を設け、このストッパ部６を、ねじ穴等の係止部７を板状ターゲット材２の端部に設けて係止可能にすることにより板状ターゲット材２を円筒形基材１に強固に取り付け、かつ、取り外すことができる。なお、このストッパ部と嵌め込み部の構造は、板状ターゲット材にストッパ部を設け、円筒形基材に嵌め込み部を設けても同様である。さらに、係止構造はこれらに限るものではなく、ボンディング等の固定構造ではなく係止状態に自由度のある組み付け構造であればよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のような構成の長尺円筒形スパッタリングターゲットによると、円筒形基材に板状ターゲット材を巻き付け、端部を円筒形基材に設けたストッパ部に板状ターゲット材端部に設けた嵌め込み部を係止させることにより、ボンディング接合等のような固着状態ではないために、円筒形基材の熱膨張により板状ターゲット材同士が衝突した場合に板状ターゲット材の自由な移動が可能となり、これによって応力を吸収することができ、円筒形ターゲットの割れを防ぐことができ、また、板状ターゲット材が剥離することもない。
【００１３】
また、板状ターゲット材を円筒形基材のストッパ部から外すことができ、これにより板状ターゲット材を回収し、また、円筒形基材も再利用可能であるために大幅なランニングコストの低下を得ることができる。
さらに、溶射法およびＨＩＰに比較して、初期費用の低い圧延加工や切削加工等によって作製が可能なために低いコストの円筒形ターゲットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】円筒形ターゲットの断面説明図
【図２】他の形状の長尺ターゲット材を用いた円筒形ターゲットの断面説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施例を説明する。
通常の連続鋳造法により得た、純度９９．９９％以上のＡｇからなり、幅：６０ｍｍ、板厚：４０ｍｍ、長さ２２００ｍｍの寸法を有するインゴットを作製した。
このインゴットに圧延加工、スリット加工およびレベラー加工等を施し、幅：５０ｍｍ、板厚：１０ｍｍ、長さ８５００ｍｍの寸法を有する板材に加工した。
さらに、この板材の幅方向の両側部に、切削加工により段部を形成し、さらに、長手方向の両端に打ち抜き加工等により嵌め込み部を設け、図１に示す板状ターゲット材を作製した。
【００１６】
つぎに、内径：１００ｍｍ、外径：１１０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、両端部にストッパ部を設けたＳＵＳ３１６製の円筒形基材を用意する。
そこで、この円筒形基材の外周面に上記板状ターゲット材を段部が重なりあって相決りとなるようにして巻き付け、最後に嵌め込み部をストッパ部に係止し、ついで、これを管状炉内に入れて熱処理により結晶粒径を整え、図１に示すような構造の長尺円筒形ターゲットとした。
【００１７】
比較のために、前記円筒形基材の外周面にＡｇ粉末を溶射法により積層させ、上記と同一寸法の従来長尺円筒形ターゲットを作製した。
上記実施例の長尺円筒形ターゲットおよび従来長尺円筒形ターゲットを高周波マグネトロン装置に入れ、Ａｒ分圧：１×１０−４Ｐａ、出力：１０ＫＷの条件でスパッタリングを行ったところ、実施例の長尺円筒形ターゲットには割れは発生しなかったが、従来長尺円筒形ターゲットには割れが発生していた。
【符号の説明】
【００１８】
１ 円筒形基材
２ 板状ターゲット材
３ 接合部
４ 段部
５ テーパー
６ ストッパ部
７ 係止部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形基材の外周面に長尺のターゲット材をらせん状に巻き付けて密着させたことを特徴とする円筒形ターゲット。
【請求項２】
請求項１において、ターゲット材を断面形状が四角形の長尺材としたことを特徴とする円筒形ターゲット。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２において、円筒形基材に設けたストッパ部にターゲット材の端部を係止させて巻き付けたターゲット材を固定させたことを特徴とする円筒形ターゲット。
【請求項４】
請求項１、請求項２もしくは請求項３において、ターゲット材がＡｇまたはＡｇ合金であることを特徴とする円筒形ターゲット。
【請求項５】
円筒形基材の外周面にＡｇまたはＡｇ合金からなる長尺のターゲット材を密着するようにらせん状に巻き付け、円筒形基材の端部に設けたストッパ部にターゲット材の端部に設けた嵌め込み部を係止して全一体にすることを特徴とする円筒形ターゲットの製造方法。
【請求項１】
円筒形基材の外周面に長尺のターゲット材をらせん状に巻き付けて密着させたことを特徴とする円筒形ターゲット。
【請求項２】
請求項１において、ターゲット材を断面形状が四角形の長尺材としたことを特徴とする円筒形ターゲット。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２において、円筒形基材に設けたストッパ部にターゲット材の端部を係止させて巻き付けたターゲット材を固定させたことを特徴とする円筒形ターゲット。
【請求項４】
請求項１、請求項２もしくは請求項３において、ターゲット材がＡｇまたはＡｇ合金であることを特徴とする円筒形ターゲット。
【請求項５】
円筒形基材の外周面にＡｇまたはＡｇ合金からなる長尺のターゲット材を密着するようにらせん状に巻き付け、円筒形基材の端部に設けたストッパ部にターゲット材の端部に設けた嵌め込み部を係止して全一体にすることを特徴とする円筒形ターゲットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−１９０３１（Ｐ２０１３−１９０３１Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５４３２３（Ｐ２０１１−１５４３２３）
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（０００１５２１５８）株式会社徳力本店 (29)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（０００１５２１５８）株式会社徳力本店 (29)
【Ｆターム（参考）】
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