JP2014098190A - インジウムスパッタリングターゲット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ターゲットの使用効率を改善することのできるインジウムスパッタリングターゲットを提供する。
【解決手段】インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域におけるインジウムの結晶組織を、インジウムターゲット部材の他の領域における結晶組織よりも平均的にエロージョンされにくい結晶組織とするインジウムターゲット部材を備えたインジウムスパッタリングターゲット。
【選択図】なし

Description

本発明はインジウムスパッタリングターゲット及びその製造方法に関する。

インジウムは、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ系（ＣＩＧＳ系）薄膜太陽電池の光吸収層形成用のスパッタリングターゲットとして使用されている。

従来、インジウムスパッタリングターゲットは溶解鋳造法によって主に製造されている。
特公昭６３−４４８２０号（特許文献１）にはバッキングプレートにインジウムの薄膜を形成した後、該薄膜の上にインジウムを流し込み鋳造することでバッキングプレートと一体に形成する方法が記載されている。
また、特開２０１０−２４４７４号公報（特許文献２）では、加熱された鋳型に所定量のインジウム原料を投入して溶解し、表面に浮遊する酸化インジウムを除去し、冷却してインゴットを得、得たインゴット表面を研削してインジウムターゲットを得るに際し、所定量のインジウム原料を一度に鋳型に投入せずに複数回に分けて投入し、都度生成した溶湯表面の酸化インジウムを除去し、その後、冷却して得られたインゴットを表面研削して得る方法が記載されている。

特公昭６３−４４８２０号公報 特開２０１０−２４４７４号公報

しかしながら、このようにして得られたインジウムターゲットに対してマグネトロンスパッタを用いて成膜すると、スパッタ装置の構造上、ターゲット上の磁場の分布に偏りが生じるため、ターゲットにはエロージョンの進行が速い領域と、エロージョンの進行が遅い領域が生じる。この場合、インジウムターゲットの使用効率はエロージョンの最深部で決まるため、エロージョンの進行が遅い領域があまり使用されていないにも拘わらずターゲットのライフエンドを迎えてしまい、ターゲット全体の使用効率が低くなってしまうという問題があった。

例えば、図２に示すような四隅が面取りされた略長方形状ターゲットの場合、マグネトロンスパッタでは両端（図２中のＡラインとＧラインの交点、及び、ＥラインとＧラインの交点）付近に最深部がみられる。図３にはＡラインに沿ったエロージョン深さのプロファイルを、図４にはＧラインに沿ったエロージョン深さのプロファイルの例が示してある。

そこで、本発明は、ターゲットの使用効率を改善することのできるインジウムスパッタリングターゲット及びその製造方法を提供することを課題とする。

本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討したところ、エロージョンの進行が速い領域には低スパッタレートのターゲット部材を使用する一方で、エロージョンの進行が遅い領域には高スパッタレートのターゲット部材を使用することで、エロージョンの進行が速い領域とエロージョンの進行が遅い領域の間のスパッタレートの差が緩和され、ターゲット部材の使用効率が改善することを見いだした。

以上の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域におけるインジウムの結晶組織を、インジウムターゲット部材の他の領域における結晶組織よりも平均的にエロージョンされにくい結晶組織とするインジウムターゲット部材を備えたインジウムスパッタリングターゲットである。

本発明に係るインジウムスパッタリングターゲットの一実施形態においては、エロージョン最深部を含むエロージョン易進行領域におけるインジウムの結晶組織と、エロージョン難進行領域における結晶組織を比較したときに、エロージョン易進行領域の方が平均的にエロージョンされにくい結晶組織である。
ここで、エロージョン易進行領域とは、溶解鋳造後に室温環境下で放冷することで製造したターゲット部材に対して、明細書中で定義する標準スパッタ条件で最深部の深さがターゲット厚みの５０％以上になるまでスパッタしたときのエロージョンプロファイルにおいて、最深部の深さを１００％とした際に、当該箇所のエロージョン深さが３０％以上１００％以下である領域を指し、エロージョン難進行領域はそれ以外の領域を指す。

本発明に係るインジウムスパッタリングターゲットの別の一実施形態においては、インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域には溶解鋳造後に塑性加工されていない部材を配置し、インジウムターゲット部材の他の領域には溶解鋳造後に塑性加工された部材を配置する。

本発明に係るインジウムスパッタリングターゲットの更に別の一実施形態においては、上記塑性加工された部材の表面の結晶組織が、結晶粒を形成する粒界の隣り合う角同士を直線で結んだ際にできる線分の垂線方向へのはみ出しが０．１ｍｍ未満である粒界であって、５０μｍ以上直線領域がある直線状粒界を有する組織であり、上記鋳造品は結晶粒径が０．１ｍｍ以上５ｍｍ未満である組織、及び結晶粒径が５ｍｍ以上である組織から選択される。

本発明に係るインジウムスパッタリングターゲットの更に別の一実施形態においては、インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域には溶解鋳造後に塑性加工されていない部材であって結晶粒径が０．１ｍｍ以上５ｍｍ未満である組織をもつ部材を配置し、インジウムターゲット部材の他の領域には溶解鋳造後に塑性加工されていない部材であって結晶粒径が５ｍｍ以上である組織をもつ部材を配置する。

本発明に係るインジウムスパッタリングターゲットの更に別の一実施形態においては、インジウムターゲット部材は、単一の部材からなる。

本発明に係るインジウムスパッタリングターゲットの更に別の一実施形態においては、インジウムターゲット部材は、複数の部材からなる。

本発明は別の一側面において、インジウム原料を溶解鋳造することによりインジウムターゲット部材を製造する方法であって、インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域における溶解鋳造時の冷却速度を、インジウムターゲット部材の他の領域における溶解鋳造時の冷却速度よりも高めることを含む方法である。

本発明に係るインジウムターゲット部材を製造する方法の一実施形態においては、インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域以外の領域に対して塑性加工することを含む。

本発明に係るインジウムターゲット部材を製造する方法の別の一実施形態においては、塑性加工は、圧延、プレス、押出し加工から選択される方法である。

本発明に係るインジウムターゲット部材を製造する方法の更に別の一実施形態においては、インジウムターゲットの一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域以外の領域に塑性加工されたインジウムをボンディングすることを含む。

本発明により、ターゲットの使用効率を改善することが可能となる。

実施例及び比較例で使用した円盤型インジウムターゲット部材の平面形状の例を示す模式図である。 矩形型インジウムターゲットの平面形状の例を示す模式図である。 図２に示す形状のインジウムターゲットを使用したときのＡラインに沿ったエロージョン深さのプロファイルの例である。 ２に示す形状のインジウムターゲットを使用したときのＧラインに沿ったエロージョン深さのプロファイルの例である。 図２の形状をもつインジウムターゲット部材を使用する場合に、エロージョン易進行領域には鋳造時に冷媒を接触させて、エロージョン難進行領域よりも冷却速度を高くする様子を示す模式図である。

本発明に係るインジウムターゲット部材を備えたインジウムスパッタリングターゲットは一実施形態において、インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域におけるインジウムの結晶組織を、インジウムターゲット部材の他の領域における結晶組織よりもエロージョンされにくい結晶組織とする。

エロージョン最深部は磁束密度が高く、スパッタ現象を引き起こすイオンがインジウムターゲット部材の表面に衝突する頻度が高いので、エロージョン最深部を取り囲む一定の領域にはエロージョンされ難い部材を使用する。一方で、その他の領域はスパッタ時の磁束密度が低く、スパッタ現象を引き起こすイオンがインジウムターゲット部材の表面に衝突する頻度が低いので、該領域にはエロージョンされ易い部材を使用する。これによって、エロージョン最深部を取り囲む領域とその他の領域の間のスパッタレートの差が緩和され、インジウムターゲット部材の使用効率が改善される。

エロージョンされ難い部材を使用するエロージョン最深部を取り囲む領域の大きさをどの程度にするかは、ターゲットの形状やスパッタ装置の運転条件によって適宜設定すればよく、特に制限は無い。ただし、エロージョン最深部からあまり離れた箇所まで取り囲む必要は無く、エロージョンが相対的に速い領域とすればよい。例えば、溶解鋳造後に室温環境（２５℃）下で放冷することで製造した所定形状（例えば矩形型や円盤型）のターゲット部材（以下、「標準ターゲット部材」という。）に対して一定条件（このときのスパッタ条件を「標準スパッタ条件」という。）で、最深部の深さがターゲット厚みの５０％以上になるまでスパッタしたときのエロージョンプロファイルにおいて、最深部の深さを１００％とした際に、当該箇所のエロージョン深さが３０％以上１００％以下である領域をエロージョン易進行領域とし、それ以外の領域をエロージョン難進行領域とすると、エロージョン易進行領域に対して、エロージョンされ難い部材を使用し、エロージョン難進行領域にエロージョンされ易い部材を使用することができる。

ここで、標準スパッタ条件は以下である。
・スパッタリング装置：ＤＣマグネトロンスパッタリング装置
・スパッタガス： Ａｒ
・スパッタガス圧： ０．５Ｐａ
・スパッタガス流量： ５０ＳＣＣＭ
・スパッタリング温度： Ｒ．Ｔ．（無加熱）
・投入スパッタパワー密度： １．１Ｗ／ｃｍ²

従って、本発明に係るインジウムターゲット部材の一実施形態においては、エロージョン易進行領域におけるインジウムの結晶組織と、エロージョン難進行領域における結晶組織を比較したときに、エロージョン易進行領域の方がエロージョンに対して抵抗力が平均的に高い、すなわち同条件でスパッタしたときには平均的なスパッタレートが遅く、エロージョンされにくい結晶組織をもつ。

本発明に係るインジウムターゲット部材の一実施形態においては、標準ターゲット部材と標準スパッタ条件でスパッタしたときのエロージョンプロファイルを比較すると、標準ターゲット部材と同形状をもつ本発明に係るインジウムターゲット部材の方が、エロージョン難進行領域におけるエロージョン深さとエロージョン易進行領域におけるエロージョン深さの差が平均的に小さい。

エロージョン易進行領域の板厚を非エロージョン難進行領域に比べて厚くすることでターゲットの寿命を延ばすことも考えられるが、厚い箇所と薄い箇所の境界に段差が生じ、これがスパッタ時にアーキングを発生させ、さらに連鎖的にノジュールを成長させる原因となり得ることから、ターゲット部材の板厚は一定であることが好ましい。

インジウム製スパッタリングターゲットは、結晶組織によってエロージョンに対する抵抗が異なる。具体的には、エロージョンの受けやすい順に、すなわちスパッタレートの高い順にインジウム製スパッタリングターゲットの組織を並べると、塑性加工組織＞＞鋳造組織（結晶粒大）＞鋳造組織（結晶粒小）である。この特性を利用し、エロージョンされやすい領域に鋳造組織（レート低い）をもつターゲット部材、エロージョンされにくい領域に塑性加工組織（レート高い）をもつターゲット部材を配置することで、或いは、エロージョンされやすい領域に結晶粒の小さな鋳造組織（レート低い）をもつターゲット部材、エロージョンされにくい領域に結晶粒の大きな鋳造組織（レート高い）をもつターゲット部材を配置することで、エロージョン易進行領域とエロージョン難進行領域の間のスパッタレートの差が緩和され、ターゲット部材の使用効率が改善する。

塑性加工組織をもつターゲット部材は表面観察における結晶粒の平均粒子径が０．１〜４０ｍｍの範囲であり、かつ、スパッタリングを受ける表面において直線状粒界を有する結晶粒をもつことができる。また、塑性加工組織をもつターゲット部材では粒子径の影響は、塑性加工品と鋳造品の成膜レート差と比べ小さい。一方、鋳造組織をもつターゲット部材は、表面観察における結晶粒の平均粒子径について、平均粒子径が５ｍｍ以上を大結晶粒、０．１ｍｍ以上５ｍｍ未満を小結晶粒と定義すると、大結晶粒をもつターゲット部材をエロージョンされにくい領域に配置し、小粒径をもつターゲット部材をエロージョンされやすい領域に配置するのが好ましい。また、大結晶粒と小結晶粒における平均粒子径の差は大きい方がターゲットの使用効率アップには好ましく、例えば、１０ｍｍ以上の差があることが望ましく、２０ｍｍ以上の差があることがより望ましい。但し、過度に大きな結晶粒は作り込みが難しいので、一般的には４０ｍｍ以下であり、典型的には３０ｍｍ以下の差である。

本発明において、ターゲット部材の結晶粒の平均径は以下のように測定する。測定対象となるターゲット部材の表面をデジタルカメラにより撮影し、その画像の表面の任意の領域内（任意の形状、面積Ｓを２５００ｍｍ²とする）に存在する結晶粒の個数（Ｎ）を数える。なお、表面を見やすくするため、研磨、電解研磨、エッチングを利用しても良い。ただし、領域の境界に跨って存在する結晶粒は０．５個とした。測定対象領域の面積（Ｓ）をＮで割ることによって、結晶粒の平均面積（ｓ）を算出する。結晶粒を球と仮定して、平均結晶粒径（Ａ）を以下の式で算出する。
Ａ＝２（ｓ／π）^1/2

本発明において、直線状粒界とは、スパッタリングを受ける表面において、結晶粒を形成する粒界の隣り合う角同士を直線で結んだ際にできる線分の垂線方向へのはみ出しが０．１ｍｍ未満である粒界とする。なお、この評価はデジタル顕微鏡により、５０倍の倍率で撮影した像に対し行ない、評価する線分の太さは０．０１ｍｍとする。また、直線とは、５０μｍ以上直線領域がある場合を意味し、５０μｍ未満の場合は直線には含めない。エッチングにより粒界を見やすくした場合、エッチングの程度によっては粒界が削れるケースがあるが、直線状が損なわれる訳ではない。そこで、本発明では、このような場合は、削れた粒界の側縁を、観察対象とする結晶粒における粒界として定義する。
本発明において、「直線状粒界を有する結晶粒」とは結晶粒を形成する粒界のうち、１つ以上が上記直線状粒界の定義を満たす粒界を有する結晶粒である。

直線状粒界は、組織が十分に見える形で観察しなければならない。例えば、ターゲット表面に存在する加工変質層を、酸によるエッチング、電解研磨、スパッタリング等により除去し、観察する。観察は目視によって行なってもよいし、デジタルカメラ、デジタル顕微鏡、電子顕微鏡などを用いても良い。

エロージョン易進行領域とエロージョン難進行領域に使用する各ターゲット部材の間でエロージョンの受けやすさの差が大きければ、それだけエロージョン易進行領域とエロージョン難進行領域の間のスパッタレートの差も緩和される。従って、本発明の好ましい実施形態においては、エロージョン易進行領域に鋳造組織（結晶粒小）をもつターゲット部材を配置し、エロージョン難進行領域に塑性加工組織をもつターゲット部材を配置することができる。

塑性加工組織は溶解鋳造して得られたインゴットに対して圧延、プレス、押出し加工を行うことにより作製可能であり、総圧下率が１５％以上であることが好ましく、総圧下率が３５％以上であることがより好ましく、総圧下率が５０％以上であることが更により好ましい。総圧下率について、上限は特にないが、成膜レートの向上効果が飽和してくるため一般には９５％以下であり、９３％以下が好ましく、９０％以下がより好ましい。

本発明に使用するインジウムターゲット部材は、上述したように、部位によって結晶組織を変化させるが、複数の部材で構成することもでき、また、単一の部材で構成することもできる。

複数の部材で構成する場合は、例えば、エロージョンの受けやすさが異なる複数のインジウムターゲット部材を用意し、相対的にエロージョンを受けやすい結晶組織をもつターゲット部材をエロージョン最深部を取り囲む領域、好ましくはエロージョン難進行領域に配置する一方で、相対的にエロージョンを受けにくい結晶組織をもつターゲット部材を他の領域、好ましくはエロージョン易進行領域に配置することができる。この場合、分割された各ターゲット部材がバッキングプレート上に配置されてスパッタリングターゲットを構成することとなる。各部材は分離しないようにロウ材などの接着剤などでボンディングすることが好ましい。

インジウムターゲット部材はエロージョンを受けやすい結晶組織をもつターゲット部材をエロージョン最深部を取り囲む領域用に１種類、その他の領域用に１種類の合計で２種類を用意するのが最もシンプルであるが、スパッタ時にスパッタ現象を引き起こすイオンがターゲット部材に到達する頻度に応じて、これらの領域を更に分割し、到達頻度の高い領域から低い領域に向かって結晶粒の板厚方向の平均径を段階的に大きくしていくこともできる。これによって、エロージョン領域と非エロージョン領域の間のスパッタレートの差がいっそう緩和され、インジウムターゲット部材の使用効率及びスパッタ膜の均一性の改善度合いも高めることができる。

ただし、エロージョン易進行領域とエロージョン難進行領域はスパッタ条件によっても変化するため、スパッタ条件に応じてあまり細かく領域を分割するとその特定のスパッタ条件のときしか十分な効果が発揮できなくなり、ターゲット部材の汎用性が低下してしまう。また、スパッタ条件に応じてターゲット部材をいちいち変更しなければならないのは生産性及び経済性を考慮すると好ましくはない。そのため、過度に分割する必要はなく、各領域を更に分割する場合でもそれぞれ２〜４個の領域程度に止めておくのが妥当である。

単一の部材で構成する場合には、相対的にエロージョンを受けやすい結晶組織をエロージョン最深部を取り囲む領域、好ましくはエロージョン難進行領域に配置する一方で、相対的にエロージョンを受けにくい結晶組織を他の領域、好ましくはエロージョン易進行領域に配置することができる。この場合、連結部分のない単一のターゲット部材がバッキングプレート上に配置されてスパッタリングターゲットを構成することとなる。前述した複数のターゲット部材を使用する方法では、ターゲット部材が分割されているため、隣接するターゲット部材同士の間には隙間ができ、この隙間がスパッタ時のアーキングを引き起こす可能性がある。しかしながら、単一の部材で構成する場合には分割部が存在しないので、このような問題は生じない。

単一の部材で構成するときは、例えば、鋳造時の冷却速度をエロージョン易進行領域とエロージョン難進行領域で変化させることで結晶粒に変化を与える方法が挙げられる。鋳造時の冷却速度が高いと結晶粒径が微細になりやすい。従って、エロージョン最深部を取り囲む領域においては冷却速度を高くし、その他の領域においては冷却速度を低くすればよい。これは例えば、エロージョン最深部を取り囲む領域の表面にその他の領域よりも冷却効果の高い冷媒を接触させることで実現可能である。図３には、ターゲット部材の断面模式図を示してある。ここでは、エロージョン易進行領域には鋳造時に冷媒を接触させて、エロージョン難進行領域よりも冷却速度を高くする様子が示されている。

冷却速度をエロージョン最深部を取り囲む領域用とその他の領域用の２種類設定することで、結晶組織を２段階に分けるのが最もシンプルである。スパッタ時にスパッタ現象を引き起こすイオンがターゲット部材に到達する頻度に応じて、これらの領域を更に区分けし、到達頻度の高い領域から低い領域に向かって冷却速度を小さくしていくことで、エロージョンを受けやすさを段階的に変化させていくこともできる。しかしながら、第一の手段の説明箇所で述べたように、細かく領域を区分し過ぎるとターゲット部材の汎用性が低下してしまうので、各領域を更に区分けする場合でもそれぞれ２〜４個の領域程度に止めておくのが妥当である。

また、一部もしくは部位毎に圧延やプレスすることで、直線状粒界を増加させることも可能である。部分的に塑性加工を施すことは可能である。

次に、本発明に係るインジウムターゲットの製造方法の好適な例を順を追って説明する。まず、原料であるインジウムを溶解し、鋳型に流し込む。使用する原料インジウムは、不純物が含まれていると、その原料によって作製される太陽電池の変換効率が低下してしまうという理由により高い純度を有していることが望ましく、例えば、９９．９９質量％以上の純度の原料を使用することができる。その後、室温まで冷却して、インジウムインゴットを形成する。

このときの冷却速度を変化させることで、結晶組織を作り分け、結晶粒の平均粒径を制御する。さらには、塑性加工により結晶組織を制御する。塑性加工すると先述した直線状粒界が発達するので、鋳造組織とは容易に区別することが可能である。分割ターゲット部材を製造する場合には、ターゲット部材毎に冷却速度や圧延の有無を設定し、一体型のターゲット部材を製造する場合には、部位毎に冷却速度を設定する。組織及び平均径の制御は主として、液体状態のインジウムの加熱が終了し、冷却が開始され、インジウム材料温度（溶湯）が１６６℃となった時点からインジウムの材料温度が１５６℃に到達する時点までの時間（以下、「相変化完了時間」という。）の制御で行うことができる。相変化完了時間は材料表面に接する冷媒の種類やその温度を変化させることで制御可能である。冷媒としては、特に制限はないが、冷気、水、氷、油、アルコールなどが挙げられる。

エロージョン最深部を取り囲む領域のための溶解鋳造時の冷却速度は、結晶粒径の微細化が不十分だとスパッタレートを遅くする効果（耐エロージョン性）が不十分となるので、相変化完了時間を３０秒以内とするのが好ましく、２０秒以内とするのがより好ましい。相変化完了時間は１０秒以内とすることがより好ましく、８秒以内とすることが更により好ましく、５秒以内とすることが最も好ましい。下限は特にないが、冷却能力を高くしようとするとそれだけコストがかかることから一般には１秒以上であり、典型的には３秒以上である。

一方、その他の領域のための溶解鋳造時の冷却速度は、結晶粒をエロージョン領域よりも粗大にするために、エロージョン領域における溶解鋳造時の相変化完了時間よりも遅くすればよいが、スパッタレートを速くする効果を十分に得るには、エロージョン領域における溶解鋳造時の相変化完了時間よりも６０秒以上長くなるように、更に好ましくは９０秒以上長くなるように、冷却するのが好ましい。その他の領域のための溶解鋳造時の冷却速度は典型的には９０秒以上、より典型的には１２０秒以上とすることができる。上限は特にないが、生産効率の観点から一般には１５００秒以下であり、典型的には１０００秒以下である。

ターゲットの厚みは特に制限はなく、使用するスパッタ装置や成膜使用時間等に応じて適宜設定すればよいが、通常３〜３０ｍｍ程度であり、典型的には５〜２０ｍｍ程度である。

このようにして得られたインジウムターゲット部材はバッキングプレートとボンディング材を介して貼り合わせ、スパッタリングターゲットとすることができる。また、溶解鋳造時に溶解したインジウムをバッキングプレート上に流し込んで冷却すればボンディング材は不要となる。このようにして得られたインジウムスパッタリングターゲットは、ＣＩＧＳ系薄膜太陽電池用光吸収層作製用のスパッタリングターゲットとして好適に使用することができる。

以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。

＜比較例１＞
直径２２６ｍｍ、厚さ５ｍｍの銅製の円盤状バッキングプレート上に内径２０５ｍｍ、高さ１５ｍｍの円筒状の鋳型を固定し、その内部に２００℃で溶融させたインジウム原料（純度４Ｎ）を１０ｍｍの深さまで流し込んだ後２５℃の温度環境下で放冷し、さらに鋳型を取り除いた後旋盤加工し、円盤状のインジウムスパッタリングターゲット（直径２０３ｍｍ×厚み５ｍｍ）を形成した。この際の相変化完了時間、及び平均結晶粒径は表１に記載の結果となった。

平均結晶粒径は、以下の方法で測定した。
得られたインジウムターゲット表面を塩酸によりエッチングして粒界を見やすくした。当該表面のうち、測定対象となる任意の１箇所をデジタルカメラにより撮影し、先述した方法で測定した。

次いで、得られたインジウムスパッタリングターゲットを、下記スパッタ条件で最深部の深さが約４．５ｍｍになるまでスパッタした。エロージョン最深部（図１中記載のＢ）と同程度にエロージョンが激しい領域が同心円状に現れた。ターゲット中心を通る線上のエロージョン最深部、最深部から左右に１０ｍｍずつ離れた点（図１中記載のＡ、Ｃ）、Ａ、Ｂ及びＣのターゲット中心に対称な各点（Ｄ、Ｅ、Ｆ）の計６点深さ測定し、さらにスパッタ前後の重量減から使用効率を算出した。なお、図１中に記載の領域２は、最深部深さを１００％としたときに３０％〜１００％エロージョンされる領域を含む領域、すなわちエロージョン易進行領域であり、ターゲット中心から半径５８．６ｍｍおよび半径７０．６ｍｍの円で囲まれた環状領域である。この領域１はターゲット内の領域２以外の部分とした。下記スパッタ条件中に記載の投入スパッタパワー密度とは、スパッタ時の出力をターゲットのスパッタ面の面積で割った値である。
スパッタ条件は次の通りである。
・スパッタリング装置：ＤＣマグネトロンスパッタリング装置（キヤノンアネルバ社製、ＳＰＦ−３１３Ｈ）
・ターゲットサイズ： ２０３ｍｍ×５ｍｍｔ
・スパッタガス： Ａｒ
・スパッタガス圧： ０．５Ｐａ
・スパッタガス流量： ５０ＳＣＣＭ
・スパッタリング温度： Ｒ．Ｔ．（無加熱）
・投入スパッタパワー密度： １．１Ｗ／ｃｍ²
・基板： コーニング社製イーグル２０００、φ４インチ×０．７ｍｍｔ

表１に比較例１の測定結果を示す。使用効率は１５．０％であった。

＜実施例１＞
直径２２６ｍｍ、厚さ５ｍｍの銅製の円盤状バッキングプレート上に内径２０５ｍｍ、高さ１５ｍｍの円筒状の鋳型を固定し、その内部に２００℃で溶融させたインジウム原料（純度４Ｎ）を１０ｍｍの深さまで流し込んだ。さらにエロージョン易進行領域（図１の領域２）のみに、表面からバッキングプレートにかけて微細結晶組織を発達させるため、領域２と同じ形状の底面をもつ冷却用バットに水をいれ、表面側から押し当て、強制的に水冷した。領域２の凝固が確認されたら直ちに冷却用バットを取り除いた。その後、他の領域と同様に放冷した。その後、鋳型を取り除き、旋盤加工し、円盤状のインジウムターゲット（直径２０３ｍｍ×厚み５ｍｍ）を形成した。この際の相変化完了時間、及び結晶粒径の平均値は表２に記載の結果となった。
スパッタ試験は比較例１と同様に行なった。測定結果を表２に示す。

比較例１と比較し、エロージョン難進行領域１のエロージョンが深くなっていることが分かる。このターゲットの使用効率は１５．３％と上昇した。なお、エロージョン領域の多い矩形ターゲットではさらに効果が増加することが容易に予想される。

＜実施例２＞
直径２２６ｍｍ、厚さ５ｍｍの銅製の円盤状バッキングプレート上に内径２０５ｍｍ、高さ１５ｍｍの円筒状の鋳型を固定し、その内部に２００℃で溶融させたインジウム原料（純度４Ｎ）を１０ｍｍの深さまで流し込んだ。さらにエロージョン領域（図１の領域２）のみに、表面からバッキングプレートにかけて微細結晶組織を発達させるため、領域２と同じ形状の底面をもつ冷却用バットに氷水をいれ、表面側から押し当て、強制的に氷冷した。領域２の凝固が確認されたら直ちに冷却用バットを取り除き、他の領域は放冷した。その後、鋳型を取り除き、旋盤加工し、円盤状のインジウムターゲット（直径２０３ｍｍ×厚み５ｍｍ）を形成した。この際の相変化完了時間、及び結晶粒径の平均値は表３に記載の結果となった。
スパッタ試験は比較例１と同様に行なった。測定結果を表３に示す。

比較例１と比較し、エロージョン難進行領域１のエロージョンが深くなっていることが分かる。このターゲットの使用効率は１５．６％であった。領域１の部材と領域２の部材のエロージョンに対する抵抗差が実施例１と比較して大きくなったため、実施例１よりも使用効率が高くなった。

＜実施例３＞
溶解鋳造（放冷）によって４０ｍｍｔのインジウムインゴットを製造後に６ｍｍｔまで圧延したインジウム板から、図１中の領域１の形状に計２枚（円盤状１枚、環状１枚）切り出した。また、領域２の形状（環状）に鋳造（放冷）により６ｍｍの厚みで作製したインゴットを切り出した。それぞれの部材をロウ材でボンディングし、旋盤加工により円盤状のインジウムターゲット（直径２０３ｍｍ×厚み５ｍｍ）を形成した。この際の相変化完了時間、及び結晶粒径の平均値は表４に記載の結果となった。また、圧延により製造した部材のスパッタリングされる表面を塩酸でエッチングした後にデジタルカメラで観察したところ、直線状粒界が発達していた。

スパッタ試験は比較例１と同様に行なった。測定結果を表４に示す。

比較例１と比較し、エロージョン難進行領域１のエロージョンが深くなっていることが分かる。このターゲットの使用効率は１６．１％であった。領域１の部材と領域２の部材のエロージョンに対する抵抗差が実施例２と比較して大きくなったため、実施例２よりも使用効率が高くなった。

＜実施例４＞
溶解鋳造（放冷）によって４０ｍｍｔのインジウムインゴットを製造後に６ｍｍｔまで圧延したインジウム板から、図１中の領域１の形状に計２枚（円盤状１枚、環状１枚）切り出した。また、領域２の形状（環状）に鋳造（氷冷）により６ｍｍの厚みで作製したインゴットを切り出した。それぞれの部材をロウ材でボンディングし、旋盤加工により円盤状のインジウムターゲット（直径２０３ｍｍ×厚み５ｍｍ）を形成した。この際の相変化完了時間、及び結晶粒径の平均値は表５に記載の結果となった。また、圧延により製造した部材のスパッタリングされる表面を塩酸でエッチングした後にデジタルカメラで観察したところ、直線状粒界が発達していた。
スパッタ試験は比較例１と同様に行なった。測定結果を表５に示す。

比較例１と比較し、エロージョン難進行領域１のエロージョンが深くなっていることが分かる。このターゲットの使用効率は１６．７％であった。領域１の部材と領域２の部材のエロージョンに対する抵抗差が実施例３と比較してさらに大きくなったため、実施例３よりも使用効率が高くなった。

１１、２１ バッキングプレート
１２、２２ スパッタリングターゲット

Claims (11)

1. インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域におけるインジウムの結晶組織を、インジウムターゲット部材の他の領域における結晶組織よりも平均的にエロージョンされにくい結晶組織とするインジウムターゲット部材を備えたインジウムスパッタリングターゲット。
2. エロージョン最深部を含むエロージョン易進行領域におけるインジウムの結晶組織と、エロージョン難進行領域における結晶組織を比較したときに、エロージョン易進行領域の方が平均的にエロージョンされにくい結晶組織である請求項１に記載のインジウムスパッタリングターゲット。
   ここで、エロージョン易進行領域とは、溶解鋳造後に室温環境下で放冷することで製造したターゲット部材に対して、明細書中で定義する標準スパッタ条件で最深部の深さがターゲット厚みの５０％以上になるまでスパッタしたときのエロージョンプロファイルにおいて、最深部の深さを１００％とした際に、当該箇所のエロージョン深さが３０％以上１００％以下である領域を指し、エロージョン難進行領域はそれ以外の領域を指す。
3. インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域には溶解鋳造後に塑性加工されていない部材を配置し、インジウムターゲット部材の他の領域には溶解鋳造後に塑性加工された部材を配置する請求項１又は２に記載のインジウムスパッタリングターゲット。
4. 上記塑性加工された部材の表面の結晶組織が、結晶粒を形成する粒界の隣り合う角同士を直線で結んだ際にできる線分の垂線方向へのはみ出しが０．１ｍｍ未満である粒界であって、５０μｍ以上直線領域がある直線状粒界を有する組織であり、上記鋳造品は結晶粒径が０．１ｍｍ以上５ｍｍ未満である組織、及び結晶粒径が５ｍｍ以上である組織から選択される請求項３に記載のインジウムスパッタリングターゲット。
5. インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域には溶解鋳造後に塑性加工されていない部材であって結晶粒径が０．１ｍｍ以上５ｍｍ未満である組織をもつ部材を配置し、インジウムターゲット部材の他の領域には溶解鋳造後に塑性加工されていない部材であって結晶粒径が５ｍｍ以上である組織をもつ部材を配置する請求項１又は２に記載のインジウムスパッタリングターゲット。
6. インジウムターゲット部材は、単一の部材からなる請求項１〜５の何れか一項に記載のインジウムスパッタリングターゲット。
7. インジウムターゲット部材は、複数の部材からなる請求項１〜５の何れか一項に記載のインジウムスパッタリングターゲット。
8. インジウム原料を溶解鋳造することによりインジウムターゲット部材を製造する方法であって、インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域における溶解鋳造時の冷却速度を、インジウムターゲット部材の他の領域における溶解鋳造時の冷却速度よりも高めることを含む方法。
9. インジウムターゲット部材の一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域以外の領域に対して塑性加工することを含む請求項８に記載の方法。
10. 塑性加工は、圧延、プレス、押出し加工から選択される方法である請求項１〜７の何れか一項に記載のインジウムスパッタリングターゲット。
11. インジウムターゲットの一部の領域であって少なくともエロージョン最深部を取り囲む領域以外の領域に塑性加工されたインジウムをボンディングすることを含む請求項８に記載の方法。