JP2018172736A

JP2018172736A - 円筒型スパッタリングターゲット及びその製造方法

Info

Publication number: JP2018172736A
Application number: JP2017072169A
Authority: JP
Inventors: 好孝鶴田; Yoshitaka Tsuruta; 智哉根岸; Tomoya Negishi
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-11-08
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: CN114540775A; TW201837221A; KR20190115026A; CN110312819A; WO2018180182A1; US20190360090A1; TWI676696B; JP6557696B2; KR20210036995A; CN110312819B

Abstract

【課題】長尺の円筒型ターゲット材を成形する際の円筒型成形体の曲がりを抑制して、軸線方向での抵抗特性の均一化を図ることができる円筒型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。
【解決手段】本発明の円筒型スパッタリングターゲットは、金属製の円筒型基材と、前記円筒型基材の外周側に接合されて、７５０ｍｍ以上の軸線方向の長さで一体に形成されたセラミックス製の円筒型ターゲット材とを備え、前記円筒型ターゲット材の外周面におけるバルク抵抗率の軸線方向の変動係数が０．０５以下である。
【選択図】なし

Description

本発明は、金属製の円筒型基材と、前記円筒型基材の外周側で、７５０ｍｍ以上の軸線方向の長さで一体に形成されたセラミックス製の円筒型ターゲット材とを備える円筒型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り、特には、長尺の円筒型ターゲット材を成形する際に生じ得る曲がりないし湾曲を抑制して、軸線方向でのターゲット特性の均一化を図ることのできる技術を提案するものである。

たとえば、有機ＥＬ、液晶ディスプレイやタッチパネルその他の表示デバイスの製造に際しＩＴＯやＩＺＯ等からなる透明導電薄膜を形成するためのスパッタリングでは、円板等の平板型基材上に平板型ターゲット材を接合してなる平型スパッタリングターゲットを用いたマグネトロンスパッタリングが主流であるが、その他に、円筒型基材の外周面に円筒型ターゲット材を接合した円筒型スパッタリングターゲットを軸線の周りで回転させてスパッタリングするロータリースパッタリングが実用化されるに至っている。
そして近年は、ディスプレイ等の大型化に伴い、これに対して薄膜をスパッタリングするための円筒型スパッタリングターゲットもまた、軸線方向の長さが長い大型のものが希求されている状況にある。

しかしながら、原料粉末に冷間等方圧プレスを施すとともにこれを加熱焼結して作製されるセラミックス製の円筒型ターゲット材は、軸線方向の長さが特に７５０ｍｍ以上という長いものとすれば、それに起因して製造時に様々な問題が生じることから、円筒型スパッタリングターゲットの長尺化は容易ではない。

この種の問題に対処する技術としては、特許文献１、２に記載されたもの等がある。
特許文献１には、高密度で長尺のセラミックス円筒形スパッタリングターゲット材を提供することを目的として、ＣＩＰ成形に先立ち、セラミックス原料粉末および有機添加物を含有するスラリーから顆粒を調整し、有機添加物の量をセラミックス原料粉末の量に対して０．１〜１．２質量％とすることが記載されている。

特許文献２には、セラミックス円筒形成形体の円周方向の厚みを均一化するため、円柱状心棒と円筒状の型枠を有する成形型にセラミックス粉末を充填して冷間静水圧プレス成形する方法で、円柱状心棒の中心軸を中心として成形型を回転させながら成形型にセラミックス粉末を充填すること、成形型の上方にあって固定されているロートを用いて成形型にセラミックス粉末を充填することが提案されている。

特開２０１３−１４７３６８号公報特開２０１２−１３９８４２号公報

ところで、上述したような長尺の円筒型スパッタリングターゲットの円筒型ターゲット材を製造するに当り、冷間等方圧プレス（ＣＩＰとも呼称される）により円筒型成形体を成形すると、円筒型成形体が軸線方向で弓なりに湾曲する曲がりが生じる。このような曲がりは、円筒型成形体を加熱焼結して得られる円筒型焼結体を研削する際に、当該円筒型焼結体の外面が平滑にされることより、外観上はほぼ消失することから、これまでは特に問題視されていなかった。
ここで従来は、かかる曲がりを無くす円筒型焼結体の研削量を考慮して、半径方向で円筒型焼結体の厚みが所定の製品厚みより厚くなるように、円筒型成形体や円筒型焼結体の寸法を設定していた。

しかるに、厚みが厚い円筒型成形体を焼結した場合、厚み方向の表面側と中心側との温度履歴差に起因して、厚み方向での密度や抵抗の差異が顕著となる。そして焼結後、上述したような曲がりのある円筒型焼結体をその曲がりが無くなるように研削すると、曲がりの影響が大きく表れる軸線方向の端部側では研削量が多くなって厚み方向の中心寄りの部分が表面として露出する。それ故に、製造される円筒型ターゲット材では、軸線方向の端部側と中央側とで抵抗特性が異なるものになる。その結果、特に長尺の円筒型スパッタリングターゲットにおいては、軸線方向に不均一な抵抗特性が、ノジュールやパーティクルの発生原因となり、また形成された膜の抵抗に差異をもたらすという問題があった。

本発明は、従来の円筒型スパッタリングターゲットのこのような問題を解決することを課題とするものであり、その目的は、長尺の円筒型ターゲット材を成形する際の円筒型成形体の曲がりを抑制して、軸線方向での抵抗特性の均一化を図ることができる円筒型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にある。

発明者は鋭意検討の結果、冷間等方圧プレス前に成形用モールドに原料粉末を充填するに際し、原料粉末の充填むらが生じることと、この充填むらに起因して、冷間等方圧プレス時にプレスによる力の作用が不均等になることが、円筒型成形体の曲がりの原因になることを究明し、これらを改善することにより、冷間等方圧プレスにより得られる円筒型成形体の曲がりが抑制できることを見出した。それにより、円筒型焼結体の研削量を軸線方向で均一にすることができて、円筒型ターゲット材の軸線方向の端部側と中央側とで抵抗特性の変動量を小さく抑えることができると考えた。

この知見の下、本発明の円筒型スパッタリングターゲットは、金属製の円筒型基材と、前記円筒型基材の外周側に接合されて、７５０ｍｍ以上の軸線方向の長さで一体に形成されたセラミックス製の円筒型ターゲット材とを備え、前記円筒型ターゲット材の外周面におけるバルク抵抗率の軸線方向の変動係数が０．０５以下であるものである。

ここで、本発明の円筒型スパッタリングターゲットでは、前記円筒型ターゲット材が、理論密度に対し９９．０％以上の相対密度を有することが好ましい。
またここで、本発明の円筒型スパッタリングターゲットでは、前記円筒型ターゲット材が、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＩＧＺＯであることが好ましい。

なお、本発明の円筒型スパッタリングターゲットは、前記円筒型基材と円筒型ターゲット材とが、融点が２００℃以下のロウ材により接合されてなるものとすることができる。

また、本発明の円筒型スパッタリングターゲットの製造方法は、金属製の円筒型基材と、前記円筒型基材の外周側に接合されて、７５０ｍｍ以上の軸線方向の長さで一体に形成されたセラミックス製の円筒型ターゲット材とを備える円筒型スパッタリングターゲットを製造する方法であって、原料粉末を、成形用モールド内の円筒状の成形空間に充填する粉末充填工程と、粉末充填工程の後、前記成形空間内の原料粉末に冷間等方圧プレスを施して、円筒型成形体を成形する成形工程と、成形工程の後、円筒型成形体を加熱焼結して、円筒型焼結体を得る焼結工程を有し、前記粉末充填工程で、成形空間の上端側の開口部に、該開口部を覆って篩を配置し、前記開口部から、篩を介して成形空間に原料粉末を充填する間に、成形用モールドに対し、該成形用モールドを落下させて設置面に突き当てる上下方向のタッピング振動を与え、前記タッピング振動を、原料粉末の充填量１ｋｇ当たり５回以上の頻度で行いつつ、原料粉末を成形空間に充填し、前記成形工程で、成形用モールドを外周側から支持する補強部材を配置した状態で、冷間等方圧プレスを行うことにある。

なお、本発明の円筒型スパッタリングターゲットの製造方法では、前記円筒型成形体の曲がり量を１ｍｍ以下とすることができる。
また、本発明の円筒型スパッタリングターゲットの製造方法では、前記円筒型焼結体の曲がり量を４ｍｍ以下とすることができる。

本発明によれば、製造時に、成形用モールド内への原料粉末の充填むらを抑制でき、冷間等方圧プレスにより得られる円筒型成形体の曲がりの発生を防止することができる。その結果として、円筒型焼結体を軸線方向に均一に研削することができて、円筒型スパッタリングターゲットの軸線方向での抵抗特性の均一化を図ることができる。

本発明の一の実施形態の円筒型スパッタリングターゲットを製造する方法に用いることのできる成形用モールドを示す、中心軸線を含む縦断面図である。

以下に、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の一の実施形態の円筒型スパッタリングターゲットは、金属製の円筒型基材と、円筒型基材の外周側に所定のロウ材を介して接合されて、７５０ｍｍ以上の軸線方向の長さで一体に形成されたセラミックス製の円筒型ターゲット材とを備えるものであり、円筒型ターゲット材の外周面におけるバルク抵抗率の軸線方向の変動係数が０．０５以下である。

（組成）
円筒型ターゲット材はセラミックス製のものであり、より具体的には、たとえば、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＩＧＺＯからなる。
円筒型ターゲット材がＩＴＯからなる場合、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）及び酸素（Ｏ）を含み、原子濃度（ａｔ％）比でＳｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）が、たとえば０．０２〜０．４０、典型的にはＳｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）が０．０２〜０．１５である。
円筒型ターゲット材がＩＺＯからなる場合、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及び酸素（Ｏ）を含み、原子濃度（ａｔ％）比でＺｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）が、たとえば０．０５〜０．２５である。

円筒型ターゲット材がＩＧＺＯかからなる場合、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、Ｚｎ（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）を含み、たとえば、原子濃度（ａｔ％）比で、０．３０≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．３６、０．３０≦Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．３６、０．３０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｇａ＋Ｚｎ）≦０．３６である。

上述したセラミックス製の円筒型ターゲット材は、その他の元素として、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｉのうちの少なくとも一種を含むことがある。この場合、これらの合計含有量は、１００質量ｐｐｍ以下とすることが好ましい。これらの含有元素が多すぎると、膜特性が低下することが懸念される。

上述したＺｎ、Ｉｎ等の含有量は、目的とする薄膜の導電性等に応じて適宜変更することができる。
Ｉｎ、Ｚｎ等の含有量は、蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）により測定可能である。

（軸線方向の長さ）
円筒型ターゲット材は、７５０ｍｍ以上の軸線方向の長さを有し、その軸線方向の長さの全長にわたって一体に形成されたものである。このような円筒型ターゲット材を備える長尺の円筒型スパッタリングターゲットは、近年の大型化が進むディスプレイ上への薄膜の形成でニーズが存在する一方で、かかる長尺のセラミックス製の円筒型ターゲット材は、成形時に曲がりが発生しやすいことから一体ものとして製造することが難しい。言い換えれば、軸線方向の長さが７５０ｍｍ未満の円筒型ターゲット材は、焼結後の軸線方向での研磨量の相違による抵抗特性の変動が問題になるほど、成形時の曲がりが大きくならないので、本発明を適用することを要しない。

一方、円筒型ターゲット材の軸線方向の長さを長くしすぎると、焼結工程での割れや曲りが頻発するおそれがある。この観点より、本発明では、円筒型ターゲット材は、たとえば、軸線方向の長さが２０００ｍｍ以下のものを対象とすることができる。
円筒型ターゲット材の軸線方向の長さは、軸線方向の一方側と他方側のそれぞれの端面の中心点の相互を直線状に結んだ線分の長さを意味する。

（バルク抵抗率）
円筒型ターゲット材の外周面でのバルク抵抗率の軸線方向の変動係数は、０．０５以下である。たとえば後述する製造方法に従って円筒型ターゲット材を製造することで、バルク抵抗率の軸線方向の変動係数をこのように小さくすることができる。
バルク抵抗率の軸線方向の変動係数が０．０５より大きくなると、パーティクルの原因となって、スパッタリング時に膜品質の低下を招くという問題がある。

このようなスパッタリング時のパーティクルの発生をより有効に防止するため、バルク抵抗率の軸線方向の変動係数は、好ましくは０．０５以下であり、より好ましくは０．０２以下である。バルク抵抗率の軸線方向の変動係数は小さいほど望ましいので、小さすぎることによる不都合はないが、一般には０．００５以上、典型的には０．０１以上となることがある。

バルク抵抗率については、円筒型ターゲット材の外周面、つまり最初にスパッタリングに供される表面（通常は製造時の焼結後に外面を所定量で研削した製品の表面）を対象とし、円筒型ターゲット材のこの外周面のバルク抵抗率を、ＪＩＳＲ１６３７に記載の四探針法に基づいて測定する。
そして、バルク抵抗率の軸線方向の変動係数は、軸線方向で、いずれか一方の端部から１０ｍｍの位置で、周方向に仮に１点の基準を設ける。その１点から２４°刻みで１５点測定する。１５点のうち、最も抵抗が低い点を端部の基準点とし、この基準点から表面に沿って軸線方向に伸ばした直線を抵抗の測定範囲とする。前記端部の基準点より、５０ｍｍ間隔で反対側の端部から１０ｍｍの位置まで抵抗を測定する。これと同様の測定を、端部の基準点から時計回りに９０°毎ずらした３本の直線でも測定する。このようにして得られた４本の直線での各標準偏差のうち、最も値が大きいものを最大標準偏差とし、この最大標準偏差を、４本の直線におけるすべての測定値の平均値で除して、バルク抵抗率の軸線方向の変動係数を算出する。すなわち、バルク抵抗率の軸線方向の変動係数は、（４本の直線の各標準偏差のうちの最大標準偏差）／（全測定値の平均値）で求める。

（相対密度）
円筒型ターゲット材の相対密度は、９９．０％以上であることが好ましい。円筒型ターゲット材の相対密度が低い場合、スパッタ時のアーキング原因となることが考えられるからである。

本発明において「相対密度」は、相対密度＝（測定密度／理論密度）×１００（％）で表される。理論密度とは、成形体または焼結体の各構成元素において、酸素を除いた元素の酸化物の理論密度から算出される密度の値である。例えば、ＩＺＯターゲットであれば、各構成元素であるインジウム、亜鉛、酸素のうち、酸素を除いたインジウム、亜鉛の酸化物として、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）と酸化亜鉛（ＺｎＯ）を理論密度の算出に用いる。ここで、焼結体中のインジウムと亜鉛の元素分析値（ａｔ％、又は質量％）から、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）と酸化亜鉛（ＺｎＯ）の質量比に換算する。例えば、換算の結果、酸化インジウムが９０質量％、酸化亜鉛が１０質量％のＩＺＯターゲットの場合、理論密度は、｛Ｉｎ₂Ｏ₃の密度（ｇ／ｃｍ³）×９０＋ＺｎＯの密度（ｇ／ｃｍ³）×１０｝／１００（ｇ／ｃｍ³）として算出する。Ｉｎ₂Ｏ₃の密度は７．１８ｇ／ｃｍ³、ＺｎＯの密度は５．６７ｇ／ｃｍ³として計算し、理論密度は７．０２８（ｇ／ｃｍ³）と算出される。一方、測定密度とは、重量を体積で割った値である。焼結体の場合は、アルキメデス法により体積を求めて算出する。
なお、この相対密度は、円筒型ターゲット材を含有金属元素の酸化物の混合と仮定した場合の当該理論密度を基準とするものであり、対象とする円筒型ターゲット材の密度の真の値は上記の理論密度より高くなる傾向にあることから、ここでいう相対密度は１００％を超えることもあり得る。

（結晶粒径）
円筒型ターゲット材の平均結晶粒径は５μｍ以下であることが好ましい。平均結晶粒径が５μｍを超える場合、パーティクルの発生源となることが懸念される。それ故に、円筒型ターゲット材の平均結晶粒径は３μｍ以下であることがより一層好ましい。結晶粒径は、ＳＥＭ写真からコード法を用いて求める。測定箇所は、軸線方向の中心で、円周方向に９０°毎に採取した４カ所のサンプルを対象とし、それらのサンプルについて撮影した各ＳＥＭ写真において、測定のために引いた線分上の全粒子の数と線分の長さを用いて平均結晶粒径を算出することができる。

（ロウ材）
本発明の円筒型スパッタリングターゲットは、金属製の円筒型基材の外周側に、上述した円筒型ターゲット材が接合されたものである。
ここで、円筒型基材と円筒型ターゲット材との間に介在してそれらを接合するロウ材は、融点が２００℃以下のものとすることができる。このようなロウ材としては、円筒型基材と円筒型ターゲット材との接合に用いられ得るものであれば特に限定されないが、具体的には、Ｉｎメタル、Ｉｎ−Ｓｎメタルまたは、Ｉｎに微量の金属成分を添加したＩｎ合金メタル等を挙げることができる。

（製造方法）
先述した円筒型ターゲット材と円筒型基材を備える円筒型スパッタリングターゲットは、たとえば次のようにして製造することができる。

はじめに、作製する円筒型ターゲット材の材質に応じて所定の原料粉末を混合した粉末を準備し、この原料粉末を、成形用モールド内の円筒状の成形空間に充填する粉末充填工程を行う。
成形用モールドとしては、公知のものを用いることができるが、たとえば図１に縦断面図で例示するものとすることができる。

この粉末充填工程では、成形用モールド１を図示のように垂直に立てた状態で、原料粉末を成形空間２の上端側から成形空間２に投入し、これを成形空間２に充填する間に、成形用モールド１を上方側に持ち上げるとともに落下させ、その都度、成形用モールド１をその設置面に突き当てる上下方向のタッピング振動を与える。
このことによれば、当該タッピング振動に伴い、成形空間２に下方側から充填されていく原料粉末が、成形空間２の円周方向に均等に積層することになるので、原料粉末が、成形空間２の円周方向及び長手方向に均一な量で充填される。

特にここでは、上下方向のタッピング振動は、成形空間２へ原料粉末が１ｋｇ充填される間に５回以上の頻度で設置面に突き当てて行うこととする。この頻度が５回未満である場合は、タッピング振動により原料粉末が円周方向に均一化される前に長手方向に積っていくことになり、原料粉末の均一な充填が実現できない。したがって、上下方向のタッピング振動における設置面への突き当ての頻度は、原料粉末の充填量１ｋｇ当たり５回以上とし、好ましくは１０回以上とする。但し、この頻度を多くしすぎてもそれ以上の充填の均一化につながらないので、２０回以下とすることができる。

さらにここでは、たとえば成形空間２の上端側の開口部の全体を覆って配置される篩（図示せず）を用いることで、成形空間２に投入されようとする原料粉末の流れが、当該篩で一時的に止められた後、原料粉末が篩全体から均等に投入されることになるので、原料粉末が成形空間２に均一な量で充填されるようにすることができる。この篩の目開きは、原料粉末が通過できる大きさ、たとえば原料粉末の平均粒径に対して２〜１０倍の大きさとすることができる。

次いで、成形空間２に原料粉末が充填された成形用モールド１を、図示しないＣＩＰ装置内に配置し、成形空間２内の原料粉末に冷間等方圧プレスを施す成形工程を行う。このときの加圧力は、たとえば、１００ＭＰａ〜２００ＭＰａとすることができる。
これにより、成形空間２内の原料粉末がその周囲から圧縮加圧されて、円筒型成形体を得ることができる。

ここでは、粉末充填工程で、上述したように原料粉末が成形空間２の円周方向及び長手方向に均一な量で充填されていて、充填むらが抑制されていることから、冷間等方圧プレスの加圧力が、円周方向及び長手方向に均等に作用することになる。その結果として、円筒型成形体への曲がりの発生が防止される。

成形工程では、図１に示すように、成形用モールド１を外周側から支持する補強部材３を配置して冷間等方圧プレスを行う。これにより、軸線方向の長さが長い円筒型ターゲット材を作製する場合であっても、補強部材３により冷間等方圧プレス時の成形用モールド１の意図しない曲がりが防止されるので、それにより得られる円筒型成形体への曲がりの発生をより有効に抑制することができる。

補強部材３は、成形用モールド１をその外周側から支持して、冷間等方圧プレス時の成形用モールド１の曲がりに対する補強をもたらすものであれば、その形状は特に問わないが、たとえば、成形用モールド１の外筒５の周囲に、互いに所定の間隔をおいて複数本配置したポール状のものとすることができる。

このようにして成形工程で原料粉末に対して冷間等方圧プレスを施して得られる円筒型成形体は、その曲がり量が１ｍｍ以下であるものであることが好ましい。円筒型成形体の曲がり量が１ｍｍを超える場合、後述の焼結後の研削にて、曲がりを消失させるために軸線方向で研削量を大きく変動させざるを得なくなるので、円筒型ターゲット材の外周面のバルク抵抗率が軸線方向に不均一となることが懸念される。それ故に、円筒型成形体の曲がり量はさらに０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。
この円筒型成形体の曲がり量は、ストレートエッジと隙間ゲージでして測定する。後述する円筒型焼結体の曲がり量についても同様である。

成形工程の後は、必要に応じて旋盤加工等により寸法を調整した円筒型成形体を、設置面に立てて置いた状態、すなわち、中心軸線が設置面に対して垂直になる向きで配置した状態で、たとえば１３００℃〜１６００℃の温度で２０時間〜２００時間にわたって加熱焼結し、円筒型焼結体を得る焼結工程を行う。

焼結工程での加熱焼結を経ることで、炉の加熱状態による焼結順序の差、収縮挙動の差に起因して、一般に、円筒型焼結体の曲がり量は、円筒型成形体のそれよりも多くなる。この製造方法では、先述したように原料粉末の充填むらや、冷間等方圧プレス時の成形用モールド１の曲がりが防止されるので、円筒型焼結体の曲がり量を低減することができる。具体的には、円筒型焼結体の曲がり量は、４ｍｍ以下であることが好ましい。円筒型焼結体の曲がり量が４ｍｍを超えると、円筒型焼結体の外面を研削する際に、研削量を軸線方向で大きく相違させることを要する場合があり、それにより、円筒型ターゲット材の外周面におけるバルク抵抗率の軸線方向の変動量の増大を招くおそれがある。

その後は、円筒型焼結体の外面を、機械研削ないし化学研削等の公知の方法にて研削して、円筒型ターゲット材を作製する。この研削は、円筒型焼結体の厚み方向に、曲がり量がゼロとなる面を基準として、さらに０．１ｍｍ以上研削することが好ましい。

このようにして得られた円筒型ターゲット材を、金属製の円筒型基材の外周側に配置し、それらの円筒型ターゲット材と円筒型基材との間に、先述したような融点が２００℃以下のロウ材等を溶融状態で流し込んで、これを冷却することにより固化させて、当該ロウ材により、円筒型ターゲット材と円筒型基材とを相互に接合する。
それにより、円筒型スパッタリングターゲットを製造することができる。

次に、本発明に従うスパッタリングターゲットを試作し、その性能を確認したので以下に説明する。但し、ここでの説明は単なる例示を目的とするものであり、それに限定されることを意図するものではない。

酸化インジウム粉と酸化スズを重量比で９０：１０の比で混合した原料粉末を、成形用モールドの成形空間に充填し、これに１５０ＭＰａの加圧力による冷間等方圧プレスを３０分間にわたって施し、円筒型成形体を得た。この円筒型成形体を炉内にて１５００℃の温度に加熱し、これを５０時間保持して焼結した後に降温した。それにより得られた円筒型焼結体に対して、機械加工により曲がり量がゼロとなる面を基準としてさらに０．１ｍｍ研削して、表１に示す軸線方向の長さを有する実施例１〜４及び比較例１〜５の円筒型ターゲット材を作製した。

実施例１では、粉末充填時に、原料粉末の平均粒径に対して２〜１０倍の目開きの篩を用いた原料粉末の充填及び、充填量１ｋｇ当たり１０回のタッピング振動を行うとともに、成形時に図１に示すような複数本のポール状の補強部材を用いて成形用モールドの補強を行った。実施例２〜４はそれぞれ、表１に示すように、円筒型ターゲット材の軸線方向の長さを変化させたことを除いて、実施例１と同様にして作製した。

比較例１は、篩による原料充填を行わなかったことを除いて、実施例１と同様にして作製した。比較例２は、タッピング振動を行わなかったことを除いて、実施例２と同様にして作製した。比較例３は、ＣＩＰ時の補強を行わなかったことを除いて、実施例３と同様にして作製した。

比較例４は、タッピング振動を５回未満としたことを除いて、実施例４と同様にして作製した。比較例５は、篩による原料充填において、目開きが原料粉末の平均粒径に対して１０倍より大きな篩を用いたことを除いて、実施例１と同様にして作製した。

なお表１中、篩の目開きの「○」は目開きが原料粉末の平均粒径の１０倍以下であったことを意味し、「△」は目開きが原料粉末の平均粒径の１０倍超であったことを意味し、「×」は篩を使用しなかったことを意味する。また、タップ回数の「○」は充填量１ｋｇ当たり５回以上のタッピング振動を行ったことを意味し、「△」は充填量１ｋｇ当たり５回未満のタッピング振動を行ったことを意味し、「×」はタッピング振動を行わなかったことを意味する。またＣＩＰ時の補強の「○」は補強部材を用いたことを意味し、「×」は補強部材を用いなかったことを意味する。
原料粉末の平均粒径に対する篩の目開きの大きさの比率は、各例で原料粉末の平均粒径が若干異なることもあって厳密には求められないが、おおむね、表１の「〇」の場合は、目開きが平均粒径の２〜５倍、５〜８倍および８〜１０倍程度の三種類の篩を用い、「△」の場合は、目開きが平均粒径の１１〜１５倍程度の一種類の篩を用いた。

上記の実施例１〜４及び比較例１〜５について、円筒型成形体及び円筒型焼結体のそれぞれの曲がり量を先述した手法にて測定したところ、表１に示すとおりであった。
比較例１〜５では、実施例１〜４に比して焼結体の曲がりが大きくなった。特に比較例４に関し、タッピング回数が２回、４回では、焼結体の曲がりを有効に抑制することができなかった。また比較例５に関し、目開きが大きすぎる篩では、焼結体の曲がりの抑制が十分ではなかった。

また、実施例１〜４及び比較例１〜５の各円筒型ターゲット材について、外周面のバルク抵抗率を、ＮＰＳ社製の抵抗率測定器（型番：Σ５+）を用いて測定し、そのバルク抵抗率の軸線方向の変動係数を求めた。その結果も表１に示す。

実施例１〜４及び比較例１〜５の円筒型ターゲット材を、ロウ材を介して円筒型基材の外周側に接合させ、これを用いて、投入電力４．０ｋＷ／ｍ、Ａｒガス流量：２０Ｓｃｃｍ、スパッタ時間２４時間の条件の下でスパッタリングを行った。その結果、実施例１のパーティクル数を基準として実施例１のパーティクル数を１００としたときに、実施例２〜４はパーティクル数が１５０以下、比較例はパーティクル数が５００〜９００であった。

なお、ＩＺＯ及びＩＧＺＯの円筒型ターゲット材についても、上述したところと実質的に同様にして試作して試験を行った結果、ほぼ同様の結果が得られたことから、本発明によれば、ＩＴＯ、ＩＺＯ及びＩＧＺＯのいずれの円筒型ターゲット材でも、成形体や焼結体の曲がりを抑制でき、軸線方向の抵抗特性の均一化を実現できることが解かった。

１成形用モールド
２成形空間
３補強部材

Claims

金属製の円筒型基材と、前記円筒型基材の外周側に接合されて、７５０ｍｍ以上の軸線方向の長さで一体に形成されたセラミックス製の円筒型ターゲット材とを備え、前記円筒型ターゲット材の外周面におけるバルク抵抗率の軸線方向の変動係数が０．０５以下である円筒型スパッタリングターゲット。
前記円筒型ターゲット材が、理論密度に対し９９．０％以上の相対密度を有する請求項１に記載の円筒型スパッタリングターゲット。
前記円筒型ターゲット材が、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＩＧＺＯである請求項１又は２に記載の円筒型スパッタリングターゲット。
前記円筒型基材と円筒型ターゲット材とが、融点が２００℃以下のロウ材により接合されてなる請求項１〜３のいずれか一項に記載の円筒型スパッタリングターゲット。
金属製の円筒型基材と、前記円筒型基材の外周側に接合されて、７５０ｍｍ以上の軸線方向の長さで一体に形成されたセラミックス製の円筒型ターゲット材とを備える円筒型スパッタリングターゲットを製造する方法であって、原料粉末を、成形用モールド内の円筒状の成形空間に充填する粉末充填工程と、粉末充填工程の後、前記成形空間内の原料粉末に冷間等方圧プレスを施して、円筒型成形体を成形する成形工程と、成形工程の後、円筒型成形体を加熱焼結して、円筒型焼結体を得る焼結工程とを有し、
前記粉末充填工程で、成形空間の上端側の開口部に、該開口部を覆って篩を配置し、前記開口部から、篩を介して成形空間に原料粉末を充填する間に、成形用モールドに対し、該成形用モールドを落下させて設置面に突き当てる上下方向のタッピング振動を与え、前記タッピング振動を、原料粉末の充填量１ｋｇ当たり５回以上の頻度で行いつつ、原料粉末を成形空間に充填し、前記成形工程で、成形用モールドを外周側から支持する補強部材を配置した状態で、冷間等方圧プレスを行う、円筒型スパッタリングターゲットの製造方法。
前記円筒型成形体の曲がり量が１ｍｍ以下である、請求項５に記載の円筒型スパッタリングターゲットの製造方法。
前記円筒型焼結体の曲がり量が４ｍｍ以下である、請求項５又は６に記載の円筒型スパッタリングターゲットの製造方法。