JP2014129559A - 多分割スパッタリングターゲットおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、複数のターゲット部材を接合して得られた多分割スパッタリングターゲットにおいて、分割部でハンダ材料の露出がなく、分割部近傍でのノジュール発生量を低減できる多分割スパッタリングターゲットおよびその製造方法を提供することである。
【解決手段】 隣り合ったターゲット材で形成される分割部の底部に沿って、ワイヤー状の保護材を設置することにより、分割部でハンダ材料の露出がないスパッタリングターゲットを製造することが可能となり、スパッタ中に分割部近傍でのノジュール発生量を低減できる多分割スパッタリングターゲットが得られる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、多分割スパッタリングターゲットおよびそれを製造する方法に関するものである。

近年、スパッタリング法は、情報機器、ＡＶ機器、家電製品などの各電子部品を製造する際に多用されており、液晶表示装置等の表示デバイスに使用されている。また、大型化に伴い、ターゲットの大型化の要求が求められている。

例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）薄膜は、高導電性、高透過率といった特徴を有し、更に微細加工も容易に行えることから、フラットパネルディスプレイ用表示電極、太陽電池用窓材、帯電防止膜等の広範囲な分野に渡って用いられている。ＩＴＯ薄膜の製造方法としては様々な方法があるが、大面積化が容易、成膜条件のコントロールが容易、得られた膜の抵抗値および透過率の経時変化が少ない等の高性能の膜が得られることから、ＩＴＯ焼結体を使用したスパッタリング法が主流となっている。

しかし、ＩＴＯターゲットに使用されるＩＴＯ焼結体はセラミックスであるので、このような大きな焼結体を歩留まり良く製造することは困難であり、また歩留まりが低いことから高価なものとなっている。そこで、大型の焼結体を製造するかわりに、複数枚の小さな焼結体を１枚のバッキングプレート上に配置してターゲットを製造する方法が採用されている。また、バッキングプレートとターゲット部材を接合するため、一般的には、低融点インジウムハンダ材でボンディングされ、スパッタリングターゲットが構成されている。

しかしながら、前述のような多分割ターゲットを用いて、スパッタリングを長時間行うと、ターゲット表面、特に、分割部分でノジュールと呼ばれる低融点ハンダ材料であるインジウムの低級酸化物と考えられている黒色付着物が析出し、スパッタリング中のターゲット表面にノジュールや異常放電が発生し易くなり、薄膜の品質を低下させるという問題があった。

これに対して、従来技術では、分割部のクリアランス部に各種合金を充填する方法や保護体を埋め込むという方法が提案されている。例えば、特許文献１では、多分割部のクリアランス部に、ターゲット部材を構成する金属元素を含むセラミックス材を充填することで、ボンディング材であるハンダ材料が、成膜する薄膜中に混入することを阻止できる提案があるが、効率良く均一に充填するのが難しく、スパッタ中に充填材が露出しやすく、成膜する薄膜中に充填材が混入することで薄膜の品質を低下させるという同様の問題がある。また、特許文献２では、バッキングプレート材に保護体を埋め込むことで、ハンダ材料が、成膜する薄膜中に混入することを阻止できる提案があるが、保護体を均一にバッキングプレートに埋め込むため、歩止まりや構造が複雑になり、製造コストがかかる問題があった。

特許番号４９６１５１３号公報 特許番号４９６１５１４号公報

本発明の目的は、複数のターゲット部材を接合して得られた多分割スパッタリングターゲットにおいて、スパッタリング中に分割部より、ボンディング材である低融点ハンダ材がスパッタされることを防止することで、ノジュールや異常放電の発生量を低減することが可能で、安定して使用できる多分割スパッタリングターゲットおよびその製造方法を提供することである。

本発明者等はスパッタリングターゲットの分割部周辺におけるノジュールや異常放電の発生量を低減させるため、分割部周辺に発生するノジュールや異常放電の形成原因について詳細な検討を行った結果、分割部近傍に発生するノジュールや異常放電は、分割部の底部に残存しているハンダ材が、スパッタリング中にターゲット表面のエロージョン部に付着し、付着部分を核としてターゲットが掘れ残り、ノジュールや異常放電となることを見出した。

そこで本発明者等は、スパッタリング中に分割部の底部に存在するハンダ材のターゲット表面への付着防止策について詳細な検討を行った結果、多分割スパッタリングターゲットにおいて、複数の焼結体の間に形成される分割部の底部にハンダ材が存在しない構造とすることにより分割部近傍でのノジュールや異常放電の発生量を低減できることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明はターゲット材を、単一のバッキングプレート上に複数枚接合した多分割スパッタリングターゲットにおいて、隣り合った焼結体で形成される分割部の底部にハンダ材が存在しないことを特徴とするスパッタリングターゲット及びその製造方法に関するものである。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の多分割スパッタリングターゲットは、隣り合ったターゲット材で形成される分割部の底部に沿って、ワイヤー状の保護材を設置したものであり、分割部の底部にハンダ材が露出しないことを特徴とする。ここで言うワイヤー状の保護材とは、融点が３００℃以上の材料からなることが好ましく、材料は金属や樹脂、またセラミックスなどの焼結材でも良く、安価で真空度に影響を及ぼさない材料であれば特に限定されない。また、保護材の断面形状は分割部の底部に設置した場合、分割部の底部にハンダ材が露出しなければ良く、丸形状や四角形状でも良く特に限定されない。さらに、保護材は、分割部の底部にハンダ材が露出しなければどのような設置方法でも良く、例えば、露出したハンダ材を予め除去した上に設置したり、バッキングプレートに溝状の凹を形成し、保護材の一部を埋めたり、保護材の太さが、分割部の隙間以上の場合には、保護材が分割部の底部に設置できるようにターゲット材の底部を研削しても良い。

図１に本発明の多分割スパッタリングターゲットの一例を示す。この例は、２枚のターゲット材２を１枚のバッキングプレート１上に並べて配置した２分割ターゲットであり、ターゲットを構成する個々のターゲット材２同士は、分割部の幅４を保って、バッキングプレート１上に低融点インジウムハンダ材３で接合されており、さらに、分割部の底部に高さ５のワイヤー状の保護材６が設置されている。

保護材の高さ５は、バッキングプレート表面からターゲット材表面の高さ７の１／１０以下である。高さが１／１０より大きいとスパッタ中に保護材がスパッタされやすくなり、分割部近傍で同様のノジュールや異常放電の発生原因となる。

また、本発明における分割部を有するターゲットとは、複数枚のターゲット材を１枚のバッキングプレート上に配置したものであればよく、その分割数や形状は特に限定されない。また、各ターゲット材のサイズが異なっても良い。よって、本発明における分割部を有するターゲットは、平板型ターゲット以外に、円筒型ターゲットにも有効である。

さらに、ターゲット材は焼結体でも金属でも良く特に材料は限定されない。ターゲット材が焼結体の場合、相対密度が９５％以上であることが好ましく、相対密度が９７％以上であることがより好ましい。ターゲットの相対密度が９５％未満では、ターゲット自体の強度が低下し、アーキングなどの異常放電が発生しやすく、成膜時の膜特性が安定しないことがある。

次に、本発明の製造方法を詳細に説明する。

本発明の多分割スパッタリングターゲットは、隣り合った複数のターゲット材を、ハンダ材を用いて単一のバッキングプレート上の所望の位置に接合する工程前または工程後に、隣り合ったターゲット材で形成される分割部の底部に、保護材をバッキングプレート上に設置することを特徴とする。保護材の設置手順は、隣り合った複数のターゲット材を、ハンダ材を用いて単一のバッキングプレート上の所望の位置に接合する工程前に予め設置しておいても良く、ターゲット材を所望の位置に接合した工程後で保護材を分割部の底部に設置しても良い。また、保護材とバッキングプレートとの接合は、特に限定されないが、ハンダ材や接着剤などの接合材が使用できる。

本発明に使用されるバッキングプレートおよびハンダ材は特に限定されないが、バッキングプレートとしては、無酸素銅およびリン青銅等が、ハンダ材としては、インジウム半田等があげられる。

接合は、例えば、次に示す工程で行うことができる。まず、加工の施された複数枚のターゲット材とバッキングプレートとを、使用するハンダ材の融点以上に加熱する。

次に加熱されたターゲット材の接合面およびバッキングプレートの接合面にハンダ材を塗布する。このようにして得られた、ハンダ材塗布済みのターゲット材の接合面とバッキングプレートの接合面とを接合し、冷却後の分割部の幅が一定となるように配置する。分割部の幅は、そのスパッタする条件により、隣り合ったターゲット材が熱膨張で互いに接触しないように適時調節すれば良い。

接合のために加熱された状態での分割部の幅は、使用するバッキングプレートの材質、使用するハンダ材の融点、使用するＩＴＯ焼結体の大きさおよび最終的なターゲットサイズに合わせて適宜選択すれば良い。例えば、８００ｍｍ×２８０ｍｍの焼結体３枚を１枚のバッキングプレート上に接合して１枚のターゲットとする際、バッキングプレートに無酸素銅を使用し、ハンダ材にインジウムハンダを使用した場合には、１５６℃に焼結体およびバッキングプレートを加熱した状態で分割部の幅を０．５３ｍｍとすることにより、冷却後の接合部の幅は０．２ｍｍとなる。

分割部の幅のコントロールは、例えば、以下のようにして実施することができる。即ち、分割部に厚さ０．５３ｍｍの治具を挿入し、バッキングプレートとターゲット材とを接合する。ターゲット材とバッキングプレートの位置合わせを行い、ハンダ材が固化した直後、接合部に挿入した治具を抜き取り、室温まで冷却する。分割部に挿入する治具は、接合時の温度に耐えられる材質であれば特に限定されないが、例えば、ステンレス、鉄、真鍮、カーボン、テフロン（登録商標）、ポリイミド樹脂等があげられる。

本発明により、課題であった隣り合ったターゲット材で形成される分割部で、ハンダ材料の露出がないことから、スパッタ中に分割部近傍でのノジュール発生量を低減でき、生産性が高く、品質の高い多分割スパッタリングターゲットを得る事ができる。

本発明の多分割スパッタリングターゲットを示した模式図である。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１
相対密度９９．４％のＩＴＯターゲット材を１００ｍｍ×５８ｍｍ×５ｍｍのサイズに２個加工した。このＩＴＯターゲット材とバッキングプレートとを１５６℃以上に加熱した後、それぞれの接合面にインジウムハンダ（融点：１５６℃）を塗布し、これら焼結体をその分割部の幅が室温で０．３５ｍｍになるようにバッキングプレートに接合した。このときバッキングプレート表面からターゲット材表面の高さは６ｍｍであった。次に、直径０．３ｍｍのワイヤー状のＣｕ材を保護材とし、分割部の底部に露出しているハンダ材の上に設置し、ハンダ材で固定した。このとき保護材の高さは、０．４ｍｍでハンダ材の露出はなかった。

得られたターゲットを、真空装置内に設置し、以下の条件で連続的にスパッタリング試験を６０時間実施した。
ＤＣ電力 ：１．７Ｗ／ｃｍ^２
スパッタガス：Ａｒ＋Ｏ_２
ガス圧 ：５ｍＴｏｒｒ
Ｏ_２／Ａｒ ：０．１％
放電後のターゲットの表面を検査した結果、分割部近傍のノジュール及び異常放電は発生しなかった。

実施例２
保護材を設置する前に、分割部の底部に露出しているハンダ材を細い棒で剥ぎ取り、バッキングプレートの表面を露出させたこと以外、実施例１と同様のターゲットを得た。このときの保護材の高さは０．３ｍｍでハンダ材の露出はなかった。同様にスパッタリングを実施した結果、分割部近傍のノジュール及び異常放電は発生しなかった。

実施例３
保護材を直径０．３ｍｍのワイヤー状のＡｌ材としたこと以外、実施例１と同様のターゲットを得た。このときの保護材の高さは０．４ｍｍでハンダ材の露出はなかった。同様にスパッタリングを実施した結果、分割部近傍のノジュール及び異常放電は発生しなかった。

実施例４
保護材を直径０．５ｍｍのワイヤー状のテフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）材としたこと以外、実施例１と同様のターゲットを得た。このときの保護材の高さは０．６ｍｍでハンダ材の露出はなかった。同様にスパッタリングを実施した結果、分割部近傍のノジュール及び異常放電は発生しなかった。

比較例１
保護材を設置しなかったこと以外、実施例１と同様のターゲットを得た。このときハンダ材の露出はあった。同様にスパッタリングを実施した結果、分割部近傍のノジュール及び異常放電が発生した。

比較例２
保護材を直径１．０ｍｍのワイヤー状のＣｕ材としたこと以外、実施例１と同様のターゲットを得た。このときの保護材の高さは１．０ｍｍでハンダ材の露出はなかった。同様にスパッタリングを実施した結果、分割部近傍のノジュール及び異常放電が発生した。

本発明の多分割スパッタリングターゲットは、ノートパソコンや携帯電話の表示素子に使用される透明導電膜や薄膜トランジスタを安定に作製可能な多分割スパッタリングターゲットを提供することができる。

１ バッキングプレート
２ ターゲット材
３ ハンダ材
４ 分割部の幅
５ 保護材の高さ
６ 保護材
７ バッキングプレート表面からターゲット材表面の高さ

Claims (3)

1. 複数のターゲット部材を低融点ハンダ材により接合して形成される多分割スパッタリングターゲットにおいて、隣り合ったターゲット材で形成される分割部の底部に沿って、バッキングプレート表面からターゲット材表面の高さの１／１０以下の高さであるワイヤー状の保護材をハンダ材が露出しないように設置したことを特徴とする多分割スパッタリングターゲット。
2. 保護材が、融点３００℃以上の材料からなることを特徴とする請求項１記載の多分割スパッタリングターゲット。
3. 複数のターゲット材を、ハンダ材を用いて単一のバッキングプレート上の所望の位置に接合する工程前または工程後に、隣り合ったターゲット材で形成される分割部の底部に、ハンダ材が露出しないようにワイヤー状の保護材をバッキングプレート上に設置することを特徴とする請求項１又は２に記載の多分割スパッタリングターゲットの製造方法。

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