JP2004052082A

JP2004052082A - スパッタリングターゲット組立体

Info

Publication number: JP2004052082A
Application number: JP2002214426A
Authority: JP
Inventors: Itaru Nanjo; 南條　至
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】得られるスパッタリング膜中に不純物が混入し難く、使用済み後の再生が簡便にでき、かつターゲット利用率をより一層高めるスパッタリングターゲット組立体を提供する。
【解決手段】ターゲット材およびバッキングプレートが組み立てられ、エロージョン領域にターゲット材を配置し、非エロージョン領域の部材がターゲット材およびバッキングプレートから分離可能に接触しているスパッタリングターゲット組立体を提供する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタリング法によって薄膜を製造する際に使用されるスパッタリングターゲット組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に乾式で薄膜を得る手段としては、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法などがある。近年、大表面積を有する基材表面上に均質な膜を施すことが求められるようになってきている。この要求に対しては、上記手段の中でスパッタリング法が最適であり、多用されている。特にターゲットの裏面に磁石を配置し、ターゲット表面に磁場を形成し、該ターゲット表面に当てるプラズマを該磁場により収束させるマグネトロンスパッタリング法が多用されている（例えば、特開平０７−３１０１８１号公報、特開平０９−０３１６４６号公報）。
【０００３】
ターゲットは、スパッタされるエロージョン領域とほとんどスパッタされない非エロージョン領域とから構成されている。特に、磁場を固定したタイプのスパッタリング装置を用いた場合、ターゲットの中央部に非エロージョン領域となるため、ターゲットの利用率、すなわち｛（使用前のターゲット重量）−（使用後のターゲット重量）｝／（使用前のターゲット重量）×１００で示される値（％）は、高くて３０％程度であり、低いときは２０％にも満たない。
【０００４】
ターゲット利用率を向上させるために、ターゲットの裏面に設ける磁石を揺動させる方法がある（例えば、特開平０８−０６０３５７号公報、特開平０９−０５９７７２号公報）。しかし、この方法では、中央部の利用率は改善されるものの、外周部が非エロージョン領域として残る。それでは、ターゲット利用率が十分とはいえない。
【０００５】
特開２０００−１１９８４７号公報は、ターゲット利用率を改善し得る次のようなスパッタリングＩＴＯターゲット組立体を開示している。すなわち、この組立体は、中央部および周辺部の非エロージョン領域にＩＴＯターゲット材が存在しないようにするために、コーナー部と直線部とを組み立てたときレーストラック形状になるようなＩＴＯターゲット材をエロージョン領域に配置したものである。そして、このコーナー部と直線部とは、全面に金属Ｉｎろう（融点１５７℃）を施したバッキングプレートに載せられ、接合される。従って、非エロージョン部は、バッキングプレートの面に金属Ｉｎなどのろう材を覆ったものであり、エロージョン領域、すなわちターゲット材の表面は、ターゲット材の厚さ分だけ、非エロージョン部より高くなっている。
【０００６】
しかし、このようなスパッタリングＩＴＯターゲット組立体を用いてスパッタすると、ターゲット材からスパッタされて気相中に一旦飛び出した粒子がスパッタリング面やバッキングプレート表面に再付着する現象が見られ、次の問題点があることが分かった。
【０００７】
すなわち、非エロージョン領域に用いられている表面部材は、ターゲット材とは異質のもの、例えば金属Ｉｎろうであり、該ろう材中の不純物が、得られるスパッタリング膜中に混入する可能性がある。また、使用済みのターゲット組立体から新たなターゲット組立体を得るためには、バッキングプレートを洗浄して分解する必要がある。この際に、金属Ｉｎろう表面に形成されたＩＴＯ膜を除去するのが困難である。つまり、使用済みのターゲット組立体を再生するのに手間がかかる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点を解消し、得られるスパッタリング膜中に不純物が混入し難く、使用済み後の再生が簡便にでき、かつターゲット利用率をより一層高めるスパッタリングターゲット組立体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のスパッタリングターゲット組立体は、ターゲット材とバッキングプレートとで組み立てられたスパッタリングターゲット組立体において、エロージョン領域にターゲット材を配置し、非エロージョン領域に、少なくとも表面部分をターゲット材と同質にした部材を配置し、該非エロージョン領域の部材、ターゲット材及びバッキングプレートが相互に分離可能に接触している。
【００１０】
エロージョン領域のターゲット材や非エロージョン領域の部材はメタルボンディングや、ねじ止めによりバッキングプレートに固定されているのが好ましい。
【００１１】
非エロージョン領域の部材は、高さが、好ましくはエロージョン領域のターゲット材の高さ以下で、エロージョン領域のターゲット材の高さの１０％以上、さらに好ましくは８０％以上である。
【００１２】
ターゲット材は、複数のタイル型に分割されているのが好ましい。
【００１３】
非エロージョン領域の部材は、バッキングプレートと同じ材質の基材にターゲット材と同質の材料をスパッタしてスパッタリング膜を形成したものからなるようにしてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明者は、上記課題を達成するために、中央部および周辺部の非エロージョン領域にターゲット材が存在しないようにすることに拘ることなく、研究を続けた。その結果、次のことを見出し、本発明に到達した。すなわち、非エロージョン領域の部材（以下、非エロージョン領域部材という）を再利用できるように構成するようにして使用済みターゲット組立体を再生することがターゲット利用率の向上に大きく寄与することを見出した。
【００１５】
すなわち、本発明のスパッタリングターゲット組立体は、ターゲット材およびバッキングプレートが組み立てられたスパッタリングターゲット組立体において、エロージョン領域にターゲット材を配置し、非エロージョン領域に、少なくとも表面部分をターゲット材と同質にした部材を配置し、該非エロージョン領域の部材、ターゲット材及びバッキングプレートが相互に分離可能に接触している。該非エロージョン領域の部材、ターゲット材及びバッキングプレートを相互に分離可能とすることにより、該非エロージョン領域の部材を再利用可能とし、その少なくとも表面部分に、ターゲット材と同質の材料を、高価であったとしても、使用でき、スパッタリングにより得られる膜への不純物の混入を防止できる。
【００１６】
本発明のスパッタリングターゲット組立体において、エロージョン領域のターゲット材と非エロージョン領域部材とを分離可能とするために、ターゲット材、非エロージョン領域部材は、ろう付けなどのメタルボンディングやねじ止めによりバッキングプレートに固定されていることが好ましい。
【００１７】
また、非エロージョン領域部材は、高さ（レベル）が、好ましくはエロージョン領域のターゲット材の高さ（レベル）以下で、１０％より高く、より好ましくは８０％以上である。
【００１８】
さらに、非エロージョン領域部材には、ターゲット材と異なる材質のものが使用されてもよい。この場合、例えば、バッキングプレートと同じ材質のものの表面に該ターゲット材と同質の材料をスパッタしてスパッタリング膜を形成する。
【００１９】
エロージョン領域と非エロージョン領域との分割は、これらの表面領域が同質であるから、必ずしも精密に行う必要は無い。すなわち、非エロージョン領域部材が多少エロージョン領域に入り込んでもスパッタリング作業に実害はない。しかし、エロージョン領域と非エロージョン領域とはぴったり接触して、その間でバッキングプレートが露出しないようにしなければならない。バッキングプレートのスパッタリングによる汚染を防止するためである。
【００２０】
本発明のスパッタリングターゲット組立体は、上記の通りであるので、エロージョン領域のターゲット材と非エロージョン領域部材とを簡便に分離し、ターゲット材のみを貼り替え、非エロージョン領域部材を再利用することにより、使用済みターゲット組立体を繰り返し再生することができる。
【００２１】
また、ターゲット材と非エロージョン領域部材とが接触し合っているので、メタルボンディング材が非エロージョン領域に露出しない。そのため、メタルボンディング材中の不純物がスパッタリング膜中に混入し難くなるとともに、バッキングプレートにスパッタリング膜が形成され難いので、使用済みターゲット組立体再生の際にバッキングプレートを簡便に洗浄することができる。
【００２２】
従って、得られるスパッタリング膜中に不純物が混入し難く、使用済み後の再生が簡便にでき、かつターゲット利用率をより一層高めるスパッタリングターゲット組立体を提供することができる。
【００２３】
本発明のスパッタリングターゲット組立体において、ターゲット材、非エロージョン領域部材の固定は、特に金属ターゲットの場合はボルトなどによるのが適しており、セラミックターゲットの場合はメタルボンディングによるのが好ましい。再利用する際の簡便性を確保するためである。
【００２４】
非エロージョン領域部材の高さをエロージョン領域のターゲット材の高さ以下とすることにより、スパッタリングされた元素がターゲット材の表面に再付着する量が低減され、特にスパッタリングによるノジュールの発生が低減される。非エロージョン領域部材の高さが、ターゲット材に対して低すぎると、磁場分布が変化し、エロージョン形状が変化することがある。
【００２５】
再利用する非エロージョン領域部材は、ターゲット材より短くして、３００ｍｍ程度の長さのタイルとすることが好ましい。何故なら、特に大型ターゲット材を貼ることが多い酸化インジウム系、酸化亜鉛系などの使用済みターゲット材を加熱し剥がして、スパッタリングターゲット組立体を再生する際に、非エロージョン領域部材にクラックが入り難いからである。
【００２６】
非エロージョン領域部材の厚みとターゲット材の厚みとを違わせる場合、ターゲット材の非エロージョン領域部材との取り合い部が９０度カットの面となる場合、成膜条件によってはノジュールの発生量が多くなることが懸念される。こうした懸念を排除する意味で、非エロージョン領域部材の表面とエロージョンターゲット材の表面とが、滑らかに変化した面となるように面取りしてもよい。
【００２７】
【実施例】
［実施例１］
図１は実施例１のスパッタリングターゲット組立体の平面図であり、図２は同じく正面図である。エロージョン領域は組立体中央部に当たる。そこに、ターゲット材Ｅ１が設けられている。ターゲット材Ｅ１と接触し合って、非エロージョン領域部材Ｎ１〜Ｎ６が設けられている。ターゲット材Ｅ１は、酸化インジウムと酸化スズの粉体を焼結したＩＴＯ焼結体を研削し、表面を研磨により平滑化し、１０５×９００のタイル状にしたものである。また、非エロージョン部材は、例えば１０×３００のタイル状のバッキングプレート基材に、膜厚１μｍのＩＴＯ膜を成膜したものである。ターゲット材Ｅ１は、非エロージョン領域部材Ｎ１〜Ｎ６より厚く、そのため、非エロージョン領域部材Ｎ１〜Ｎ６の高さは、ターゲット材Ｅ１の高さより低くなっている（図２）。ターゲット材Ｅ１および非エロージョン領域部材Ｎ１〜Ｎ６は、それぞれバッキングプレートＢ１に融点１５７℃のろう材でメタルボンディングされている。
【００２８】
実施例１のスパッタリングターゲット組立体は、使用済み後、次のようにして再生した。すなわち、ターゲット材Ｅ１のみを新規に作成し、貼り替えた。また、非エロージョン領域部材Ｎ１〜Ｎ６は、一旦剥がしてクリーニングした後、バッキングプレートＢ１に再メタルボンディングすることにより再利用できた。
【００２９】
［実施例２］
図３は、実施例２のスパッタリングターゲット組立体の平面図である。非エロージョン領域は組立体中央部に当たる。そこに、非エロージョン領域部材Ｎ７、Ｎ８が設けられている。非エロージョン領域部材Ｎ７、Ｎ８の周りに、非エロージョン領域部材Ｎ７、Ｎ８と接触し合って、ターゲット材（セラミックス）Ｅ２〜Ｅ５が設けられている。非エロージョン領域部材Ｎ７、Ｎ８およびターゲット材Ｅ２〜Ｅ５は、それぞれバッキングプレートＢ２に融点１５７℃のろう材でメタルボンディングされている。非エロージョン領域部材Ｎ７、Ｎ８の長さは、ターゲット材Ｅ２〜Ｅ５に対して半分の長さにしてある。そのため、実施例２のスパッタリングターゲット組立体を使用済み後にターゲット材Ｅ２〜Ｅ５のタイルを加熱して剥がす際に、非エロージョン領域部材Ｎ７、Ｎ８は割れず、再利用が可能であった。なお、非エロージョン領域部材Ｎ７、Ｎ８の高さ（厚み）は、ターゲット材Ｅ２〜Ｅ５の高さ（厚み）と同じである。
【００３０】
［実施例３］
図４は実施例３のスパッタリングターゲット組立体の平面図であり、図５は同じく正面図である。ターゲット材Ｅ６が、非エロージョン領域部材Ｎ９と接触し合って設けられている。ターゲット材Ｅ６は、バッキングプレートＢ３に融点１５７℃のろう材でメタルボンディングされている。非エロージョン領域部材Ｎ９は、バッキングプレートＢ３にボルト１、２で固定されている。非エロージョン領域部材Ｎ９の高さ（厚み）はターゲット材Ｅ６の高さ（厚み）と同じである（図５）。
【００３１】
実施例３のスパッタリングターゲット組立体は、使用済み後、非常に簡便に組み立てて再生することができた。すなわち、ボルト１、２を用いることにより、非エロージョン領域部材Ｎ９の取り外し・取り付けを速やかに行うことができた。そして、新規なターゲット材Ｅ６をバッキングプレートＢ３に非常に簡便に再メタルボンディングすることができた。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、得られるスパッタリング膜中に不純物が混入し難く、使用済み後の再生が簡便にでき、かつターゲット利用率をより一層高めるスパッタリングターゲット組立体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のスパッタリングターゲット組立体の平面図である。
【図２】実施例１のスパッタリングターゲット組立体の正面図である。
【図３】実施例２のスパッタリングターゲット組立体の平面図である。
【図４】実施例３のスパッタリングターゲット組立体の平面図である。
【図５】実施例３のスパッタリングターゲット組立体の正面図である。
【符号の説明】
Ｅ１〜Ｅ６　　　ターゲット材
Ｎ１〜Ｎ９　　　非エロージョン領域部材
Ｂ１〜Ｂ３　　　バッキングプレート
１、２　　　　　ボルト

Claims

ターゲット材とバッキングプレートとで組み立てられたスパッタリングターゲット組立体において、エロージョン領域にターゲット材を配置し、非エロージョン領域に、少なくとも表面部分をターゲット材と同質にした部材を配置し、該非エロージョン領域の部材がターゲット材及びバッキングプレートに分離可能に接触していることを特徴とするスパッタリングターゲット組立体。
エロージョン領域のターゲット材はメタルボンディングによりバッキングプレートに固定され、非エロージョン領域の部材はねじ止めまたはメタルボンディングによりバッキングプレートに固定されている請求項１に記載のスパッタリングターゲット組立体。
非エロージョン領域の部材は、高さが、エロージョン領域のターゲット材の高さ以下で、エロージョン領域のターゲット材の高さの１０％以上である請求項１または２に記載のスパッタリングターゲット組立体。
ターゲット材は、複数のタイル型に分割されている請求項１〜３のいずれかに記載のスパッタリングターゲット組立体。
非エロージョン領域の部材は、バッキングプレートと同じ材質の基材にターゲット材と同質の材料をスパッタしてスパッタリング膜を形成したものからなる請求項１〜４のいずれかに記載のスパッタリングターゲット組立体。