JP6568867B2 - 円筒形セラミックススパッタリングターゲットならびにその製造装置および製造方法 - Google Patents

円筒形セラミックススパッタリングターゲットならびにその製造装置および製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、スパッタリングによりライフエンドまで均質な薄膜を形成することのできる円筒形セラミックススパッタリングターゲットならびにその製造装置および製造方法に関する。
マグネトロン型回転カソードスパッタリング装置は、円筒形スパッタリングターゲットの内側に磁場発生装置を有し、ターゲットの内側から冷却しつつ、ターゲットを回転させながらスパッタリングを行う装置であり、ターゲット材の全面がエロージョンとなり均一に削られる。このため、平板型マグネトロンスパッタリング装置ではターゲット材の使用効率が２０〜３０％であるのに対し、マグネトロン型回転カソードスパッタリング装置では６０％以上の格段に高い使用効率が実現できることから高い生産性が得られる。さらに、ターゲットを回転させることで、単位面積当りに投入できるパワーが従来の平板型マグネトロンスパッタリング装置に比べて大きくなることから高い成膜速度が得られる。円筒形スパッタリングターゲットは、通常、円筒形状のスパッタリングターゲット材を円筒形状の基材に半田により接合して形成される。
近年は、フラットパネルディスプレイや太陽電池で使用されるガラス基板が大型化され、この大型化された基板上に薄膜を形成するために、長さ３ｍを超える長尺の円筒形スパッタリングターゲットが必要となっている。
このような回転カソードスパッタリング方式は、円筒形状へ加工が容易で機械的強度が強い金属ターゲットでは広く普及している。しかし、セラミックスターゲット材は、強度が低く脆いので、製造中に割れや変形などが発生しやすい。このため、セラミックスターゲットにおいては、短尺の円筒形ターゲット材を製造することはできたが、性能の高い長尺の円筒形ターゲット材を製造することは困難であった。
このような事情から、セラミックスターゲットにおいては、短尺の円筒形ターゲット材を軸線方向に複数個並べて使用することが行われている。
たとえば、特許文献１には、短尺の円筒形ターゲット材を積み重ねて作製した長尺の円筒形ターゲット材が記載されており、隣り合う円筒形ターゲット材間の分割部においてその隣り合う円筒形ターゲット材の外周面の段差を０．５ｍｍ以下にすることにより、段差に起因するアーキングやパーティクルの発生を抑制する技術が開示されている。
しかし、このような短尺の円筒形ターゲット材を積み重ねて作製された長尺の円筒形ターゲット材を用いてスパッタリングを行うと、ターゲット材全体が均一に削られず、ある部位において局所的に侵食が進行する。このとき、局所的に侵食された部位において基材が露出することがあり、そうなると基材がスパッタされてしまう結果、均質なスパッタ膜が得られない。このように、複数の短尺の円筒形ターゲット材からなる長尺の円筒形ターゲット材においては、ターゲット材を本来のライフエンドに至るまで使用することができなかった。このような局所的な侵食は、用いる円筒形ターゲット材が１本の場合にも起こり得る。
以上のとおり、セラミックスターゲットにおいては、円筒形スパッタリングターゲットを用いた製造方式の特徴である高い生産性を確保することができないという問題があった。
特開２０１０−１００９３０号公報
本発明は、スパッタリングによりライフエンドまで均質な薄膜を形成することのできる円筒形セラミックススパッタリングターゲットならびにその製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、円筒形セラミックススパッタリングターゲットにおいて、スパッタ中に局所的な侵食が起こり、本来のライフエンドに至る前に特定部位に基材が露出してしまうのは、基材とターゲット材との偏心が主原因であることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、円筒形基材、円筒形セラミックスターゲット材、および前記円筒形基材と円筒形セラミックスターゲット材とを接合する半田を備えた円筒形セラミックススパッタリングターゲットであって、前記円筒形セラミックスターゲット材の外表面における、該円筒形セラミックスターゲット材の両端からそれぞれ内側７ｍｍの位置にダイヤルゲージを当て、前記円筒形基材の外周面における、前記円筒形セラミックスターゲット材の両端からそれぞれ外側１５ｍｍの位置を支点として前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットを１回転させて前記ダイヤルゲージの読みを測定したときに、前記ダイヤルゲージの読みの最大値と最小値との差が、いずれの測定箇所においても１．０ｍｍ以下であることを特徴とする円筒形セラミックススパッタリングターゲットである。
前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットは反りが０．６ｍｍ以下であることが好ましい。
前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットにおいて、前記円筒形セラミックスターゲット材は少なくとも２個の分割円筒形セラミックスターゲット材を含んでもよく、この場合、前記各分割円筒形セラミックスターゲット材の外表面における、該分割円筒形セラミックスターゲット材の両端からそれぞれ内側７ｍｍの位置にダイヤルゲージを当て、前記円筒形基材の外周面における、前記円筒形セラミックスターゲット材の両端からそれぞれ外側１５ｍｍの位置を支点として前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットを１回転させて前記ダイヤルゲージの読みを測定したときに、前記ダイヤルゲージの読みの最大値と最小値との差が、いずれの測定箇所においても１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットにおいて、前記円筒形セラミックスターゲット材が少なくとも２個の分割円筒形セラミックスターゲット材を含む場合、隣り合う前記分割円筒形セラミックスターゲット材間の段差が、いずれも０．３ｍｍ以下であることが好ましい。
前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットにおいて、前記円筒形基材と前記円筒形セラミックスターゲット材との両端におけるズレが０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットにおいて、前記円筒形基材がチタン製もしくはチタン合金製、またはモリブデン製もしくはモリブデン合金製であることが好ましい。
前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットにおいて、前記円筒形セラミックスターゲット材の長さが５００ｍｍ以上であることが好ましい。
前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットにおいて、前記円筒形セラミックスターゲット材の相対密度が９５％以上であることが好ましい。
また、本発明は、直立した円筒形セラミックスターゲット材の下端部および該円筒形セラミックスターゲット材の中空部に収容された円筒形基材の下端部を保持する下部保持部材と、
前記円筒形セラミックスターゲット材の上端部を保持するターゲット材保持部材と、
前記円筒形基材の上端部を保持する基材保持部材と
前記下部保持部材、ターゲット材保持部材および基材保持部材を連結するチタン製もしくはチタン合金製、またはモリブデン製もしくはモリブデン合金製の連結部材と
を有することを特徴とする円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造装置である。
前記製造装置において、前記連結部材が少なくとも２本の柱状部材からなることが好ましい。
また、本発明は、前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造装置を用いた円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造方法であって、
前記下部保持部材およびターゲット材保持部材によって前記円筒形セラミックスターゲット材の下端部及び上端部をそれぞれ保持し、前記下部保持部材および基材保持部材によって前記円筒形セラミックスターゲット材の中空部に収容されたチタン製もしくはチタン合金製、またはモリブデン製もしくはモリブデン合金製の前記円筒形基材の下端部および上端部をそれぞれ保持し、
前記製造装置、円筒形セラミックスターゲット材および円筒形基材を、前記円筒形セラミックスターゲット材と円筒形基材との接合に使用する半田の融点以上の温度に加温し、
前記円筒形セラミックスターゲット材と前記円筒形基材との間に形成される空隙部に、融解した前記半田を注入し、
前記製造装置、円筒形セラミックスターゲット材、円筒形基材および前記空隙部に注入された半田を、前記半田の融点より低い温度に冷却することを特徴とする円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造方法である。
前記製造方法において、前記円筒形セラミックスターゲット材が少なくとも２個の分割円筒形セラミックスターゲット材からなっていてもよく、この場合、前記下部保持部材およびターゲット材保持部材によって円筒形セラミックスターゲット材の下端部及び上端部をそれぞれ保持するとき、前記分割円筒形セラミックスターゲット材間の段差が０．３ｍｍ以下になるように調整することが好ましい。
本発明の円筒形セラミックススパッタリングターゲットは、スパッタリングによりライフエンドまで均質な薄膜を形成することができる。本発明の円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造装置および製造方法は、前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットを好適に製造することができる。
図１は、円筒形ターゲット１がターゲット回転装置４上に水平方向に置かれた状態を示す概略図である。 図２は、円筒形ターゲット材が４つの分割ターゲット材からなる円筒形ターゲット１１がターゲット回転装置４上に水平方向に置かれた状態を示す概略図である。 図３は、２個の分割ターゲット材からなる円筒形セラミックスターゲット材を有する円筒形ターゲットの概略部分説明図である。 図４は、円筒形セラミックススパッタリングターゲット３１の一端面を表わす図である。 図５は、本発明の円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造装置の一具体例である製造装置４０の縦断面図である。 図６は、円筒形セラミックススパッタリングターゲットの一端面を表わす図である。 図７は、ＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットの製造装置６０の縦断面図である。 図８は、実施例１で製造されたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットのスパッタリング時の侵食の状態を示す写真である。 図９は、比較例１で製造されたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットのスパッタリング時の侵食の状態を示す写真である。
［円筒形セラミックススパッタリングターゲット］
本発明の円筒形セラミックススパッタリングターゲットは、円筒形基材、円筒形セラミックスターゲット材、および前記円筒形基材と円筒形セラミックスターゲット材とを接合する半田を備えた円筒形セラミックススパッタリングターゲットであって、前記円筒形セラミックスターゲット材の外表面における、該円筒形セラミックスターゲット材の両端からそれぞれ内側７ｍｍの位置にダイヤル ゲージを当て、前記円筒形基材の外周面における、前記円筒形セラミックスターゲット材の両端からそれぞれ外側１５ｍｍの位置を支点として前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットを１回転させて前記ダイヤルゲージの読みを測定したときに、前記ダイヤルゲージの読みの最大値と最小値との差が、いずれの測定箇所においても１．０ｍｍ以下であることを特徴とする。
本発明の円筒形セラミックススパッタリングターゲット（以下、円筒形ターゲットともいう）は、円筒形基材が円筒形セラミックスターゲット材（以下、円筒形ターゲット材ともいう）の中空部に収容され、円筒形基材と円筒形ターゲット材とが半田により接合されている。
図１は、円筒形ターゲット１がターゲット回転装置４上に水平方向に置かれた状態を示す概略図である。円筒形ターゲット１は、円筒形基材２と、半田により円筒形基材２に接合された円筒形ターゲット材３とを備える。ターゲット回転装置４は、回転具５ａおよび５ｂを有する。円筒形ターゲット１は、回転具５ａおよび５ｂが円筒形基材２の両端部に当接するように、ターゲット回転装置４上に置かれている。回転具５ａおよび５ｂが円筒形基材２に当接する箇所が、回転の支点７ａおよび７ｂとなる。支点７ａおよび７ｂは、円筒形ターゲット材３の端面６ａおよび６ｂからそれぞれ外側１５ｍｍの位置になるように調整されている。
矢印Ｘａで示した、円筒形ターゲット材３の外表面における端面６ａから内側７ｍｍの位置にダイヤル ゲージ（図示せず）を当てる。ターゲット回転装置４を駆動させて、円筒形ターゲット１を１回転させる。このときのダイヤルゲージの読みを連続的に測定し、その読みの最大値と最小値との差Ｄａを算出する。同様に、矢印Ｘｂで示した、円筒形ターゲット材３の外表面における端面６ｂから内側７ｍｍの位置にダイヤル ゲージ（図示せず）を当てる。ターゲット回転装置４を駆動させて、円筒形ターゲット１を１回転させる。このときのダイヤルゲージの読みを連続的に測定し、その読みの最大値と最小値との差Ｄｂを算出する。円筒形ターゲット１を１回転させている間のダイヤルゲージの読みが一定であった場合には、最大値と最小値との差は０ｍｍであるとする。本発明の円筒形ターゲットにおいては、矢印ＸａおよびＸｂで示した測定箇所においてそれぞれ得られた最大値と最小値との差ＤａおよびＤｂがともに１．０ｍｍ以下である。以下、上記ダイヤルゲージの読みの最大値と最小値との差を「偏心」ともいう。
本発明の円筒形ターゲットにおいて、各測定箇所において得られた偏心がいずれも１．０ｍｍ以下であることにより、スパッタリング中に円筒形ターゲット材の特定部位において局所的に侵食が進行して本来のライフエンドに至る前にその部位に基材が露出するようなことがなく、ターゲット材全面において均等にエロージョンが進行するので、ターゲット材本来のライフエンドに至るまで均質な膜を形成することができる。一方、各測定箇所において得られた少なくとも１つの偏心が１．０ｍｍより大きいと、スパッタリング中に円筒形ターゲット材の特定部位において局所的に侵食が進行して、本来のライフエンドに至る前にその部位に基材が露出しやすい。これは、円筒形ターゲットはスパッタリング中、円筒形基材の軸線を回転軸にして回転するので、前記偏心が１．０ｍｍより大きいと、スパッタ面である円筒形ターゲット材の外周面は部位ごとに回転半径が大きく異なることになる結果、スパッタ面はその部位ごとに受けるエネルギーが大きく異なることになり、特に大きなエネルギーを受ける部位が優先的に侵食されるためであると考えられる。
円筒形スパッタリングターゲットにおいて円筒形基材と円筒形ターゲット材との偏心が生じるのは、円筒形基材と円筒形ターゲット材との接合時に、円筒形基材と円筒形ターゲット材との位置を偏心がないように調整しても、接合時の加熱および冷却等の過程において両者の位置関係が変動してしまうからである。本発明は、後述の円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造装置および製造方法によって、前記偏心が１．０ｍｍ以下である円筒形セラミックススパッタリングターゲットを実現したものである。
本発明の円筒形ターゲットにおいては、各測定箇所において得られた偏心が小さいほど好ましく、いずれの偏心も１．０ｍｍ以下であり、０．６ｍｍ以下であることが好ましく、０．４ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
本発明の円筒形ターゲットは、反りが０．６ｍｍ以下あることが好ましく、０．４ｍｍ以下であることがより好ましく、０．２ｍｍ以下であることがさらに好ましい。円筒形ターゲットの反りが０．６ｍｍ以下であると、スパッタ中にターゲット材全面において均等にエロージョンが進行し、ターゲット材本来のライフエンドに至るまで均質な膜を形成しやすい。
円筒形ターゲットの反りは以下のように測定することができる。
円筒形ターゲット１を、例えば図１のターゲット回転装置４上に水平方向に静置する。円筒形ターゲット材３の長さ方向に沿って、その外表面にストレートエッジを当て、円筒形ターゲット材３とストレートエッジとの間にできる隙間の最大長さを、隙間ゲージを用いて測定する。最初の測定点を基準として、円周方向に４５度間隔で定められた計８つの測定点において前記測定を行い、得られた８つの最大長さのうち最大の値を円筒形ターゲット１の反りとする。
反りはこのような測定方法により得られるので、例えば、円筒形ターゲット全体がきれいな弓状に反った場合には、凸状側が鉛直真下になるように円筒形ターゲットを静置し、その鉛直真上側にストレートエッジを当てて測定したときの、円筒形ターゲットの長さ方向中央部における隙間ゲージによる測定値が反りとなる。
本発明の円筒形ターゲットにおいて、円筒形ターゲット材は２個以上の分割円筒形セラミックスターゲット材（以下、分割ターゲット材ともいう）を含んでいてもよい。この場合、２個以上の円筒形の分割ターゲット材は相互に一定の隙間をおいて円筒形基材に接合される。
本発明の円筒形ターゲットにおいて、円筒形ターゲット材が一つのターゲット材のみからなる場合には、前述のとおり、その円筒形ターゲット材の両端部における円筒形ターゲット材と円筒形基材との位置関係から得られる偏心を規定することにより、ライフエンドに至るまで均質な膜を形成できるという効果が得られるが、円筒形ターゲット材が２つ以上の分割ターゲット材からなる場合には、それぞれの分割ターゲット材の両端部における偏心が一定の数値範囲にあることが重要である。すなわち、各分割ターゲット材の外表面における、該分割ターゲット材の両端部から内側７ｍｍの位置にダイヤルゲージを当て、前記円筒形基材の外周面における、前記円筒形セラミックスターゲット材の両端からそれぞれ外側１５ｍｍの位置を支点として前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットを１回転させて前記ダイヤルゲージの読みを測定したときに、前記ダイヤルゲージの読みの最大値と最小値との差が、いずれの測定箇所においても１．０ｍｍ以下である。円筒形ターゲット材が２つ以上の分割ターゲット材からなる場合の偏心につき、以下図面を参照して説明する。
図２は、円筒形ターゲット材が４つの分割ターゲット材からなる円筒形ターゲット１１がターゲット回転装置４上に水平方向に置かれた状態を示す概略図である。円筒形ターゲット１１は、円筒形基材１２と、半田により円筒形基材１２に接合された円筒形ターゲット材１３を備える。円筒形ターゲット材１３は分割ターゲット材１３−１、１３−２、１３−３および１３−４からなり、分割ターゲット材１３−１〜１３−４はこの順番で一定の間隔をおいて配置されている。ターゲット回転装置４ならびに支点１７ａおよび１７ｂについては、図１における説明と同様である。
矢印Ｘ１ａで示した、分割ターゲット材１３−１の外表面における端面１６ａから７ｍｍの位置にダイヤル ゲージ（図示せず）を当てる。ターゲット回転装置４を駆動させて、円筒形ターゲット１１を１回転させる。このときのダイヤルゲージの読みを連続的に測定し、その読みの最大値と最小値との差Ｄ１ａを算出する。同様に、矢印Ｘ１ｂで示した、分割ターゲット材１３−１の外表面における端面１６ｂから内側７ｍｍの位置にダイヤル ゲージ（図示せず）を当てる。ターゲット回転装置４を駆動させて、円筒形ターゲット１１を１回転させる。このときのダイヤルゲージの読みを連続的に測定し、その読みの最大値と最小値との差Ｄ１ｂを算出する。以下同様に、分割ターゲット材１３−２につき矢印Ｘ２ａおよびＸ２ｂで示した測定箇所、分割ターゲット材１３−３につき矢印Ｘ３ａおよびＸ３ｂで示した測定箇所、ならびに分割ターゲット材１３−４につき矢印Ｘ４ａおよびＸ４ｂで示した測定箇所において上記操作を行い、差Ｄ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ａ、Ｄ３ｂ、Ｄ４ａおよびＤ４ｂを求める。円筒形ターゲット１１を１回転させている間のダイヤルゲージの読みが一定であった場合には、最大値と最小値との差は０ｍｍであるとする。本発明の円筒形ターゲットにおいては、差Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ａ、Ｄ３ｂ、Ｄ４ａおよびＤ４ｂがいずれも１．０ｍｍ以下である。分割ターゲット材の数が４つ以外である場合の偏心についても上記と同様である。
円筒形ターゲット材が２つ以上の分割ターゲット材からなる場合においても、各測定箇所において得られた偏心が小さいほど好ましく、いずれの偏心も１．０ｍｍ以下であり、０．６ｍｍ以下であることが好ましく、０．４ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
円筒形ターゲット材が２個以上の分割ターゲット材を含む場合、分割ターゲット材間の段差は０．３ｍｍ以下であることが好ましい。図３を用いて分割ターゲット材間の段差を説明する。図３は、２個の分割ターゲット材からなる円筒形ターゲット材を有する円筒形ターゲットの概略部分説明図である。隣り合う２個の分割ターゲット材２３の向かい合う２つの端面において、両端面の外周線上の点のうち、円筒形基材２２の軸線Ｚに直行する方向における円筒形基材２２の外周面２２ａからの距離が最大になる点Ｘを定める。点Ｘを含む軸線Ｚに直行する方向Ｄにおける、点Ｘの外周面２２ａからの距離をＬXとする。点Ｘを含む端面２３ａに向かい合う端面２３ｂの外周上の、方向Ｄにおける点Ｙを求める。点Ｙにおける、前記方向Ｄにおける外周面２２ａからの距離をＬYとする。ＬXとＬYとの差ＬX−ＬYが分割ターゲット材間の段差である。
円筒形ターゲット材がＮ個の分割ターゲット材からなる場合、Ｎ−１個の分割ターゲット材間の段差が存在する。本発明の円筒形ターゲットにおいては、Ｎ−１個の前記段差がすべて０．３ｍｍ以下であることが好ましい。前記段差はより好ましくは０．２ｍｍ以下であり、０ｍｍであることが最も好ましい。
円筒形ターゲットが有する前記段差の少なくとも１つが０．３ｍｍより大きいと、前記偏心の場合と同様に、スパッタリング中にターゲット材の特定部位にエネルギーが集中し、その部位において異常放電が生じたり、局所的に侵食が進行することがあり得る。その結果、割れが発生したり、局所的に浸食が進んだところにおいてターゲット材の材料であるセラミックスが全て消費された場合には、ボンディング材に用いた半田等の下地がスパッタリングされることになってしまう。
本発明の円筒形ターゲットにおいては、円筒形基材と円筒形ターゲット材との両端におけるズレが０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
本発明において、円筒形基材と円筒形ターゲット材との両端におけるズレとは、円筒形ターゲットの両端面における、円筒形ターゲット材の外周線に対する中心点と円筒形基材の外周線に対する中心点との距離である。図４は円筒形ターゲット３１の一端面を表わす図である。円筒形ターゲット３１は、円筒形基材３２、円筒形ターゲット材３３、および円筒形基材３２と円筒形ターゲット材３３とを接合する半田３４からなっている。円筒形基材３２の外周線３２ａに対する中心点３２ｂと円筒形ターゲット材３３の外周線３３ａに対する中心点３３ｂとの距離をＬAとする。円筒形ターゲット１のもう一方の端面においても同様に、円筒形基材３２の外周線に対する中心点と円筒形ターゲット材３３の外周線に対する中心点との距離をＬBとする。円筒形ターゲット材が２個以上の分割ターゲット材からなる場合であっても、円筒形基材と円筒形ターゲット材とのズレは上記と同様に定義される。
円筒形基材と円筒形ターゲット材との両端におけるズレは、端面において円筒形ターゲット材の外周線に対する中心点と円筒形基材の外周線に対する中心点とを求め、その距離を測定することによっても求めることができるし、また実施例に示した方法で求めることもできる。
本発明の円筒形ターゲットは、前記ズレＬA、ＬBが共に０．５ｍｍ以下であることが好ましい。前記ズレは小さいほど好ましく、より好ましくは０．３ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下であり、０ｍｍであることが最も好ましい。
本発明の円筒形ターゲットにおいて、円筒形ターゲット材の長さは、前記偏心の評価が可能である限り特に制限はなく、一般的には５００〜４０００ｍｍである。円筒形ターゲット材が複数の分割ターゲット材からなる場合には、分割ターゲット材の長さの合計と分割ターゲット材間の隙間の長さの合計との和が前記円筒形ターゲット材の長さとなる。
前記円筒形基材と円筒形ターゲット材とは、金属インジウム等を成分とする半田により接合されているため、円筒形ターゲット材が分割円筒形ターゲット材からなる場合、分割円筒形ターゲット材の個数をあまり多く用いると偏心や段差が生じる原因となる。このため一つの円筒形基材に対して接合する分割ターゲット材の個数は１０個以下であることが好ましく、より好ましくは７個以下であり、さらに好ましくは３個以下である。
同様に分割ターゲット材の長さがあまり短いと、分割ターゲット材の数が増え、使用すべきターゲット材の長さに対して分割数が多くなりすぎてしまう。このため、分割ターゲット材の長さは３００ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは４５０ｍｍ以上であり、さらに好ましくは６００ｍｍ以上であり、特に好ましくは８５０ｍｍ以上である。分割ターゲット材の長さは相互に同じである必要はなく、違う長さの分割ターゲット材を組み合わせて使用してもよい。たとえば、円筒形ターゲット材全体の長さを調整するために、長い分割ターゲット材に３００ｍｍより短い分割ターゲット材を１〜２個組み合わせて使用してもよい。
円筒形ターゲット材が２個以上の分割ターゲット材からなる場合には、分割ターゲット材間の隙間は通常０．１〜０．５ｍｍである。
円筒形ターゲット材の外径は通常１４５〜１７７ｍｍであり、内径は通常１３４〜１３６ｍｍである。
円筒形ターゲット材の材料であるセラミックスの種類には、特に制限はなく、たとえば酸化インジウム−酸化錫系材料（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム−酸化亜鉛系材料（ＡＺＯ）および酸化インジウム−酸化ガリウム−酸化亜鉛系材料（ＩＧＺＯ）等が挙げられる。
円筒形ターゲット材の相対密度は好ましくは９５％以上であり、より好ましくは９９％以上、さらに好ましくは９９．５％以上である。ターゲット材の相対密度が高いほど、スパッタリング時の熱衝撃や温度差などに起因するターゲット材の割れを防止することができ、ターゲット材厚を無駄なく有効に活用することができる。また、パーティクルおよびアーキングの発生が低減し、良好な膜質を得ることができる。前記相対密度の上限には特に制限はないが、通常１００％である。
前記円筒形基材は、図１および図２等に示したように、円筒形ターゲット材よりも長く、前記円筒形ターゲット材を接合しうるサイズを有し、前記偏心の評価が可能である限りその長さに特に制限はない。円筒形基材の材料は、ターゲット材に用いられているセラミックスと熱膨張係数が近い点でチタンもしくはチタン合金、またはモリブデンもしくはモリブデン合金等が好ましい。チタン合金とは、チタンを主成分とする合金であり、通常チタン含有量が９０〜９９質量％である合金をいい、ＡＳＴＭ規格Ｇｒ．５、Ｇｒ．７、Ｇｒ．９、Ｇｒ．１１、Ｇｒ．１２などが知られている。モリブデン合金とは、モリブデンを主成分とする合金であり、通常モリブデン含有量が５０〜９９．９５質量％である合金をいい、ＴＺＭ、ＨＭＣ、Ｍｏ−Ｗ、Ｍｏ−Ｒｅ、Ｍｏ−Ｌａなどが知られている。これに対し、通常用いられている銅やＳＵＳを円筒形基材の材料として用いた場合には、円筒形ターゲット材との熱膨張係数差が大きいため、接合時にターゲット材が割れたり、反りのない円筒形基材を得ることが困難であるなどの不具合がある。
前記半田は、その種類に特に制限はなく、ターゲット材に応じて、従来使用されている半田から適宜選択して使用することができ、たとえばインジウム製の半田等が挙げられる。
［円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造装置および製造方法］
上記円筒形セラミックススパッタリングターゲットは、以下の円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造装置および製造方法により製造することができる。
前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造装置（以下、円筒形ターゲットの製造装置ともいう）は、
直立した円筒形セラミックスターゲット材の下端部および該円筒形セラミックスターゲット材の中空部に収容された円筒形基材の下端部を保持する下部保持部材と、
前記円筒形セラミックスターゲット材の上端部を保持するターゲット材保持部材と、
前記円筒形基材の上端部を保持する基材保持部材と
前記下部保持部材、ターゲット材保持部材および基材保持部材を連結するチタン製もしくはチタン合金製、またはモリブデン製もしくはモリブデン合金製の連結部材と
を有する。
前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造方法（以下、円筒形ターゲットの製造方法ともいう）は、
前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造装置を用いた円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造方法であって、
前記保持部材およびターゲット材保持部材によって前記円筒形セラミックスターゲット材の下端部及び上端部をそれぞれ保持し、前記保持部材および基材保持部材によって前記円筒形セラミックスターゲット材の中空部に収容されたチタン製もしくはチタン合金製、またはモリブデン製もしくはモリブデン合金製の前記円筒形基材の下端部および上端部をそれぞれ保持し、
前記製造装置、円筒形セラミックスターゲット材および円筒形基材を、前記円筒形セラミックスターゲット材と円筒形基材との接合に使用する半田の融点以上の温度に加温し、前記円筒形セラミックスターゲット材と前記円筒形基材との間に形成される空隙部に、融解した前記半田を注入し、
前記製造装置、円筒形セラミックスターゲット材、円筒形基材および前記空隙部に注入された半田を、前記半田の融点より低い温度に冷却する。
以下、前記円筒形ターゲットの製造装置および製造方法を、図５を参照して説明する。なお、本発明の円筒形ターゲットの製造装置は、上記機能を有する限り、図に示された形状等には制限されない。
図５は、前記円筒形ターゲットの製造装置の一具体例である製造装置４０の縦断面図である。図５は、製造装置４０に円筒形基材４１および円筒形ターゲット材４２を取り付けた状態で製造装置４０を示している。円筒形ターゲット材４２は３個の円筒形の分割ターゲット材４２ａにより形成されている。
製造装置４０は、下部保持部材４３、ターゲット材保持部材４４、基材保持部材４５および連結部材４６を有する。
下部保持部材４３は、連結部材４６を装着する４つの装着穴４３ｅを有する連結部材装着部４３ａ、分割ターゲット材４２ａを直立した状態で保持するターゲット材保持部４３ｂ、円筒形基材４１を直立した状態で保持する基材保持部４３ｃ、および固定具４３ｄから構成される。連結部材装着部４３ａ、ターゲット材保持部４３ｂ、および基材保持部４３ｃはリング状であり、外側からこの順番で一体として形成され、たとえばチタン製である。
円筒形ターゲット材４２は、ターゲット材保持部４３ｂに挿入され、円筒形ターゲット材４２の下端面とターゲット材保持部４３ｂとの間にたとえばテフロン（登録商標）製のＯリング４７を介在させた状態でターゲット材保持部４３ｂに取り付けられている。円筒形基材４１は円筒形ターゲット材４２の中空部に収容され、円筒形基材４１の下端面と基材保持部４３ｃとの間にたとえばテフロン（登録商標）製のＯリング４８を介在させた状態で基材保持部４３ｃに取り付けられている。このようにして下部保持部材４３は、円筒形ターゲット材４２および円筒形基材４１の下端部を保持する。また、このように円筒形ターゲット材４２および円筒形基材４１が下部保持部材４３に保持されることにより、円筒形ターゲット材４２と円筒形基材４１との間に空隙部４９が形成される。
連結部材４６は、４本の柱状部材４６ａから構成される。図５においては４本のうち２本の柱状部材４６ａのみを図示している。４本の柱状部材４６ａは、下部保持部材４３に設けられた装着穴４３ｅに挿入され、ナット等の固定具４３ｄにより下部保持部材４３に固定される。４本の柱状部材４６ａには、ターゲット材保持部材４４および基材保持部材４５が装着される。このように連結部材４６は、下部保持部材４３、ターゲット材保持部材４４および基材保持部材４５を連結する。柱状部材４６ａの数は、２本または３本でも、５本以上であってもよい。柱状部材４６ａの数が多いほうが、下部保持部材４３、ターゲット材保持部材４４および基材保持部材４５をより強固に連結でき、製造装置４０が安定する。
連結部材４６の材料は円筒形基材の材料に応じて選択される。本発明の円筒形ターゲットの製造装置は、チタン製もしくはチタン合金製、またはモリブデン製もしくはモリブデン合金製の円筒形基材に対して使用される。例えば、円筒形基材がチタン製またはチタン合金製である場合は、連結部材４６もチタン製またはチタン合金製である。同様に、円筒形基材がモリブデン製またはモリブデン合金製である場合は、連結部材４６もモリブデン製またはモリブデン合金製である。チタン合金及びモリブデン合金については前述の円筒形基材についての説明と同じである。連結部材４６がチタン製もしくはチタン合金製、またはモリブデン製もしくはモリブデン合金製であることの意義については後述する。
ターゲット材保持部材４４は、連結部材装着部４４ａ、ターゲット材保持部４４ｂおよび固定具４４ｃから構成される。連結部材装着部４４ａおよびターゲット材保持部４４ｂはリング状であり、外側からこの順番に一体として形成され、たとえばチタン製である。連結部材装着部４４ａは４つの装着孔４４ｄを有し、それぞれの装着孔４４ｄに柱状部材４６ａが挿入され、ナット等の固定具４４ｃにより連結部材４６に固定される。ターゲット材保持部材４４の位置は連結部材４６に沿って自由に調整可能である。円筒形ターゲット材４２は、ターゲット材保持部４４ｂに挿入され、円筒形ターゲット材４２の上端面とターゲット材保持部４４ｂとの間にたとえばテフロン（登録商標）製のＯリング５０を介在させた状態でターゲット材保持部４４ｂに取り付けられている。つまり、ターゲット材保持部４４ｂは円筒形ターゲット材４２をその上側から押さえつけるように保持する。このようにしてターゲット材保持部材４４は円筒形ターゲット材４２の上端部を保持する。
基材保持部材４５は、連結部材装着部４５ａ、基材押え部４５ｂおよび固定具４５ｃを有する。連結部材装着部４５ａは４つの装着孔４５ｄを有する。それぞれの装着孔４５ｄに柱状部材４６ａが挿入され、ナット等の固定具４５ｃにより基材保持部材４５が連結部材４６に固定される。基材保持部材４５の位置は連結部材４６に沿って自由に調整可能である。基材押え部４５ｂは連結部材装着部４５ａの下側に設けられ、円盤状であり、円筒形基材４１の上端面を上から押さえつけるように円筒形基材４１の上端部を保持する。本発明の円筒形ターゲットの製造装置においては、基材保持部材は、円筒形基材の位置がずれることなく固定できればよく、円筒形基材の上端部をその側面において保持する部材であってもよい。
本発明の円筒形ターゲットは、製造装置４０を用いて、たとえば以下の組立工程、加温工程、半田注入工程および冷却工程を含む製造方法により製造することができる。
（組立工程）
図５に示したように、製造装置４０に円筒形基材４１及び円筒形ターゲット材４２を取り付ける。まず、チタン製もしくはチタン合金製、またはモリブデン製もしくはモリブデン合金製の円筒形基材４１を製造装置４０に設置する。チタン合金及びモリブデン合金については前述の円筒形基材についての説明と同じである。円筒形基材４１をたとえばテフロン（登録商標）製のＯリング４８が装着された下部保持部材４３の基材保持部４３ｃに取り付ける。これにより円筒形基材４１と円筒形ターゲット材４２との間に形成される空隙部４９下端からのボンディング材の漏れ、及び円筒形基材４１へのキズを防止することができる。
円筒形基材４１に反りがあると、製造された円筒形ターゲットの偏心や反りなどに反映されるので、円筒形基材４１については製造装置４０に取り付ける前に反りの確認をしておくことが好ましい。円筒形基材４１の反りの測定方法には、特に制限はないが、例えば次のような方法が挙げられる。円筒形基材を図１のターゲット回転装置４上に水平方向に静置する。円筒形基材の上にストレートエッジを当て、円筒形基材とストレートエッジとの間にできる隙間の最大長さを、隙間ゲージを用いて測定する。最初の測定点を基準として、円周方向に４５度間隔で定められた計８つの測定点において前記測定を行い、得られた８つの最大長さのうち最大の値を円筒形基材の反りとすることが出来る。また、三次元形状測定機を用いて反りを求めても良い。前記円筒形基材４１の反りは０．６ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは０．４ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．２ｍｍ以下であり、０ｍｍであることが最も好ましい。前記円筒形基材４１の反りが０．６ｍｍを超えている場合は、円筒形基材４１の反りの矯正工程を含んでもよい。前記円筒形基材４１の反りの矯正方法には、特に制限はないが、例えばプレス機を用いて、曲り矯正を行う方法がある。
次に、前記円筒形基材４１の外側に円筒形ターゲット材４２を取り付ける。まず、下部保持部材４３のターゲット材保持部４３ｂに、例えばテフロン（登録商標）製のＯリング４７を装着し、分割ターゲット材４２ａをターゲット材保持部４３ｂに取り付ける。ターゲット材保持部４３ｂ及び基材保持部４３ｃは底面と側面とが垂直となっており、また円筒形基材４１の外径と基材保持部４３ｃの内径、分割ターゲット材４２ａの外径とターゲット材保持部４３ｂの内径とがほぼ同寸となっている。つまり、下部保持部材４３は円筒形基材４１と分割ターゲット材４２ａを直立させ、且つ円筒形基材４１と分割ターゲット材４２ａとの空隙部４９を生じさせ、また円筒形基材４１と分割ターゲット材４２ａとの下端部のズレが０．５ｍｍ以下となるような治具の役割も果たしている。
ターゲット材保持部４３ｂに取り付けられた分割ターゲット材４２ａの上にもう２個の分割ターゲット材４２ａを積み重ねる。ターゲット材保持部４３ｂに取り付けられた分割ターゲット材４２ａを基準とし、その後積み重ねる分割ターゲット材４２ａ間の段差を調整する。分割ターゲット材４２ａ間にはたとえばテフロン（登録商標）製のＯリング５１を介在させる。一番上に置かれた分割ターゲット材４２ａの上にたとえばテフロン（登録商標）製のＯリング５０を装着し、一番上の分割ターゲット材４２ａをターゲット材保持部材４４のターゲット材保持部４４ｂに取り付け、ターゲット材保持部４４ｂにより円筒形ターゲット材４２を、その上側から押さえつけるようにする。このとき３個の分割ターゲット材４２ａの位置を調整し、分割ターゲット材４２ａと円筒形基材４１との偏心が小さくなるように、たとえば円筒形ターゲットにおける前記偏心が１．０ｍｍ以下になるようにする。また、分割ターゲット材４２ａ間の段差が小さくなるように、たとえば０．３ｍｍ以下になるようにする 。このようにターゲット材保持部材４４によって円筒形ターゲット材４２の上端部を保持する。
最後に、円筒形基材４１の上端面に基材保持部材４５の基材押え部４５ｂを押し当てる。このとき、円筒形基材４１と円筒形ターゲット材４２との上端部のズレが小さくなるように、たとえば０．５ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以下、より好ましくは０．１ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０ｍｍになるように調整する 。このように基材保持部材４５によって円筒形基材４１の上端部を保持する。円筒形基材４１は基材保持部材４５によって保持されたとき、その上端部が円筒形ターゲット材４２の上側開口から突出するように設計されている。
ターゲット材保持部材４４を固定具４４Ｃで、基材保持部材４５を固定具４５Ｃで連結部材４６に固定することによって、円筒形基材４４および円筒形ターゲット材４２をしっかり製造装置４０に固定する。
（加温工程）
製造装置４０、すなわち下部保持部材４３、ターゲット材保持部材４４、基材保持部材４５および連結部材４６、ならびに製造装置４０に取り付けられた円筒形基材４１および円筒形ターゲット材４２を、円筒形ターゲット材４２と円筒形基材４１との接合に使用する半田の融点以上の温度に加温する。たとえば、半田としてインジウム半田を使用する場合には１６０〜２５０℃に加温する。
（半田注入工程）
ターゲット材保持部材４４の上側から融解した半田を空隙部４９に注入する。注入方法には、特に制限はなく空隙部４９が溶融半田によって満たされるように注入すればよい。
注入量は、円筒形ターゲット材４２と円筒形基材４１との接合に十分な量である。
（冷却工程）
製造装置４０、円筒形基材４１、円筒形ターゲット材４２および空隙部４９に注入された融解した半田を、半田の融点より低い温度に冷却する。たとえば、半田としてインジウム半田を使用する場合には１５０℃以下に冷却する。
以上の操作によって、円筒形基材４１と円筒形ターゲット材４２とが半田によって接合され、円筒形ターゲットが製造される。製造された円筒形ターゲットは、製造装置４０から取り外され、さらにＯリング５１も外される。Ｏリング５１が介在していた箇所は分割ターゲット材間の隙間となる。
上記製造方法においては、円筒形基材４１および円筒形ターゲット材４２は製造装置４０にしっかり固定されていることにより、接合時に起こり得る円筒形基材４１および円筒形ターゲット材４２の相対的な位置ズレを一定範囲で抑制できる。
しかし、円筒形基材および円筒形ターゲット材は、加温工程においては膨張し、冷却工程においては収縮するので、円筒形基材および円筒形ターゲット材を製造装置にしっかり固定しただけでは円筒形基材および円筒形ターゲット材の相対的な位置ズレを十分に抑制することはできない。
たとえば、連結部材が円筒形基材や円筒形ターゲット材とは大きく異なる熱膨張係数を有している場合には、加温工程における膨張の程度および冷却工程における収縮の程度が連結部材と円筒形基材や円筒形ターゲット材とで大きく異なるので、特に円筒形基材および円筒形ターゲット材を製造装置にしっかり固定していた場合、冷却工程において円筒形基材に大きな応力が生じる。その結果、円筒形基材および円筒形ターゲット材の相対的な大きな位置ズレが生じ、組立工程において円筒形基材と円筒形ターゲット材との偏心やズレが小さくなるように調整されていても、製造された円筒形ターゲットにおいて円筒形基材と円筒形ターゲット材との前記偏心を１．０ｍｍ以下にすることやズレを０．５ｍｍ以下にすることはできない。
また、分割ターゲット材相互間にも相対的に大きな位置ズレが生じ、組立工程において分割ターゲット材間の段差が０．３ｍｍ以下になるように調整されていても、製造された円筒形ターゲットにおいて分割ターゲット材間の段差を０．３ｍｍ以下に維持することはできない。さらに、製造された円筒形ターゲットに割れや反りが生じることもある。
たとえば、連結部材がＳＵＳ製である場合、チタン製もしくはチタン合金製、またはモリブデン製もしくはモリブデン合金製である円筒形基材およびセラミックス製である円筒形ターゲット材と連結部材とは熱膨張係数が大きく異なるので、上記のとおり、円筒形基材と円筒形ターゲット材との前記偏心を１．０ｍｍ以下にすることやズレを０．５ｍｍ以下にすることはできず、分割ターゲット材間の段差を０．３ｍｍ以下にすることもできない。
製造装置４０においては、連結部材４６はチタン製もしくはチタン合金製、またはモリブデン製もしくはモリブデン合金製である。上記製造方法に用いられる円筒形基材４１もチタン製もしくはチタン合金製、またはモリブデン製もしくはモリブデン合金製である。
連結部材４６は、円筒形基材４１がチタン製またはチタン合金製である場合にはチタン製またはチタン合金製であり、円筒形基材４１がモリブデン製またはモリブデン合金製である場合にはモリブデン製またはモリブデン合金製である。したがって、連結部材４６の熱膨張係数は円筒形基材４１の熱膨張係数に等しいか近似している。
またセラミックスの熱膨張係数はチタンもしくはチタン合金、またはモリブデンもしくはモリブデン合金の熱膨張係数に近似するので、円筒形ターゲット材４２の熱膨張係数は連結部材４６および円筒形基材４１の熱膨張係数に近似する。
このため、製造装置４０を用いた上記製造方法においては、加温工程における膨張の程度および冷却工程における収縮の程度が連結部材４６、円筒形基材４１および円筒形ターゲット材４２において大きく異なることがないので、円筒形基材および円筒形ターゲット材を製造装置にしっかり固定した場合であっても、冷却工程において円筒形基材に大きな応力が生じることがない。その結果、円筒形基材４１および円筒形ターゲット材４２の相対的な大きな位置ズレが生じず、組立工程において円筒形基材４１と円筒形ターゲット材４２との偏心やズレが小さくなるように調整されていれば、製造された円筒形ターゲットにおいても偏心やズレが小さくなる。このため、組立工程において円筒形基材４１と円筒形ターゲット材４２との位置関係を適切に調整することにより、前記偏心が１．０ｍｍ以下であり、前記ズレが０．５ｍｍ以下である円筒形ターゲットを得ることができる。
また、分割ターゲット材４２ａ相互間にも相対的な大きな段差が生じず、組立工程において分割ターゲット材４２ａ間の段差が０．３ｍｍ以下になるように調整されていれば、製造された円筒形ターゲットにおいても分割ターゲット材４２ａ間の段差を０．３ｍｍ以下にすることができる。さらに、製造された円筒形ターゲットに割れや反りが生じることも防止できる。
実施例および比較例で製造されたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットにつき以下の測定および評価を行った。
（円筒形ターゲットの偏心の測定）
図１に示したターゲット回転装置４上に円筒形ターゲットを水平方向に置いた。回転具５ａおよび５ｂが円筒形基材に当接する支点７ａおよび７ｂを、円筒形ターゲット材の両端からそれぞれ外側１５ｍｍの位置になるように調整した。
この時、円筒形基材の真円度、また回転装置４の平行度について調べた。円筒形ターゲット材の両端からそれぞれ外側１５ｍｍの位置の円筒形基材外周面にダイヤルゲージを当て、ターゲット回転装置４を駆動させて、円筒形ターゲットを１回転させた。このときのダイヤルゲージの読みを連続的に測定し、その読みの最大値と最小値との差を測定した。実施例および比較例で製造された全てのＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットにつき前記の測定を行い、最大値と最小値との差がいずれも０．２ｍｍ以下であることを確認した。
１つの分割ターゲット材において、その外表面における一端から内側７ｍｍの位置にダイヤルゲージを当て、ターゲット回転装置４を駆動させて、円筒形ターゲットを１回転させた。このときのダイヤルゲージの読みを連続的に測定し、その読みの最大値と最小値との差である偏心を算出した。同様に、その分割ターゲット材の他端から内側７ｍｍの位置にダイヤル ゲージを当て、ターゲット回転装置４を駆動させて、円筒形ターゲット１を１回転させ、同様に偏心を算出した。すべての分割ターゲット材に対し同様の操作を行い、それぞれの両端部における偏心を算出した。
（円筒形基材と円筒形ターゲット材とのズレの測定）
次のように円筒形基材と円筒形ターゲット材とのズレを測定した。
ＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットを定盤の上に静置し、図６に示したように、１端面における円筒形ターゲット材の外周線（円）上の２点を結ぶ線分のうち最大の長さ（前記円の直径）を有する線分Ｌ上において、円筒形ターゲット材と半田層との積層部２箇所の長さ（図６に示したＡＢ間の長さおよびＣＤ間の長さ）をデプスゲージにより測定し、その２つの測定値の差ｄ（図６においては（ＣＤ間の長さ）−（ＡＢ間の長さ））を求めた。線分Ｌのうち、最大の差ｄを与える線分Ｌにおいて得られた差ｄを２で割った値Ｘを求めた。もう一方の端面においても同様に最大値Ｘを求めた。両端面において求められた２つのＸのうち大きい方の数値を、そのＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットにおける円筒形基材と円筒形ターゲット材とのズレとした。なお、図６は図４と同様の図である。
（分割ターゲット材間の段差の測定）
隣り合った分割ターゲット材の段差については、デプスゲージで、これら分割ターゲット材の隣り合う端面間の高低差を、円周方向において等間隔となる８箇所で測定し、その差の最大値を段差とした。
（円筒形スパッタリングターゲットの反りの測定）
ＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットを、図１のターゲット回転装置４上に水平方向に静置した。ここで、円筒形基材に接合されている円筒形ターゲット材の外周面にストレートエッジを当て、円筒形ターゲット材とストレートエッジの間にできる隙間を、隙間ゲージを用いて測定した。円周方向において等間隔となる８箇所について前記測定を行い、隙間の最大値をＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットの反りとした。
（接合時に割れが発生した分割ターゲット材の個数の測定）
ＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットの円筒形ターゲット材を目視により観察し、９個の分割ターゲット材のうち割れが発生した分割ターゲット材の個数を計測した。
（スパッタリング時の侵食の評価）
製造されたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットを用いて以下の条件でスパッタリングを行った。スパッタリングを行った後の円筒形ターゲット材の侵食の状態を目視により観察した。
＜スパッタリング条件＞
基板温度 100℃
スパッタ圧力 0.2Pa
パワー 20KW
ターゲット回転数 10rpm
（スパッタリングにより割れが発生した分割ターゲット材の個数の測定）
前記スパッタリング後にＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットの円筒形ターゲット材を目視により観察し、９個の分割ターゲット材のうち割れが発生した分割ターゲット材の個数を計測した。
［実施例１］
図５に示した製造装置４０を用いて、以下のようにＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットを製造した。
外径１５３．０ｍｍ、内径１３５．０ｍｍ、長さ３００．０ｍｍのＩＴＯ円筒形分割ターゲット材を９個準備し、円筒形分割ターゲット材の外周面を耐熱性フィルムとテープでマスキングし、 接合面（内周面）に超音波半田鏝を用いてＩｎ半田を下塗りした。
外径１３３．０ｍｍ、内径１２５．０ｍｍ、長さ３０００．０ｍｍのチタン製円筒形基材の接合面（外周面）にも超音波半田鏝を用いてＩｎ半田を下塗りした。前記円筒形基材をテフロン（登録商標）製Ｏリング４８が装着された基材保持部４３ｃに取り付けた。次に、ターゲット材保持部４３ｂにテフロン（登録商標）製Ｏリング４７を装着し、前記円筒形分割ターゲット材をターゲット材保持部４３ｂに１個取り付けた。このとき、下部保持部材４３により、前記円筒形基材下端部と前記円筒形分割ターゲット材下端部のズレは０．１ｍｍとなるように調整した。また、前記円筒形基材と前記円筒形分割ターゲット材の間に空隙部４９が形成された。
さらに前記円筒形分割ターゲット材の上に残り８個の円筒形分割ターゲット材を積み重ねた。円筒形分割ターゲット材間には厚み０．５ｍｍのテフロン（登録商標）製Ｏリング５１を介在させた。一番上に置かれた円筒形分割ターゲット材の上にＯリング５０を装着し、一番上の円筒形分割ターゲット材をターゲット材保持部４４ｂに取り付け、ターゲット材保持部４４ｂにより円筒形ターゲット材をその上側から押さえつけた。このとき９個の円筒形分割ターゲット材の位置を調整し、円筒形分割ターゲット材間のすべての段差が０．２ｍｍ以下になるようにした。このようにターゲット材保持部材４４によって円筒形ターゲット材の上端部を保持した。
次に、円筒形基材の上端部に基材押え部４５ｂを押し当て、基材保持部材４５によって円筒形基材の上端部を保持した。このとき、円筒形基材上端部と円筒形ターゲット材上端部とのズレが０．１ｍｍ以下になるようにデプスゲージで円筒形ターゲット材の表面と円筒形基材表面の距離を測りながら、冶具の位置を調整した。
最後に下部保持部材４３を固定具４３ｄで、ターゲット材保持部材４４を固定具４４ｃで、基材保持部材４５を固定具４５ｃでチタン製の連結部材４６に固定することによって、円筒形基材および円筒形ターゲット材をしっかり製造装置４０に固定した。
製造装置４０、円筒形基材および円筒形ターゲット材を１８０℃に加温した。
ターゲット材保持部材４４の上側から、円筒形ターゲット材と円筒形基材との接合に十分な量の融解したＩｎ半田を空隙部４９に注入した。
製造装置４０、円筒形基材、円筒形ターゲット材および空隙部４９に注入された融解した半田を１４０℃に冷却した。
Ｉｎ半田が固化していることを確認後、製造されたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットを製造装置４０から取り外し、Ｏリングを取り除き、円筒形分割ターゲット材間に残存するＩｎ半田を掻き出した。
製造されたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットにつき行った上記偏心の測定、ズレの測定、段差の測定、反りの測定および割れが発生した分割ターゲット材の個数の測定の結果を表１に示した。スパッタリング終了時の侵食の状態を示す写真を図８に示した。図８からわかるとおり、実施例１の円筒形ターゲットにおいては、円筒形ターゲット材の局所的な侵食による基材の露出は見られなかった。
表１に示された偏心は、各測定箇所において算出された全ての偏心の中で最大の値である。
表１の「段差」における「Ｘ〜Ｙ」という表記は、測定された８個の段差の最小値がＸで、最大値がＹであることを示す。たとえば「０．１０〜０．２０」とは、測定された８個の段差の中で最小値が０．１０ｍｍであり、最大値が０．２０ｍｍであることを示す。
［実施例２］
連結部材４６がチタン合金（Ｔｉ−６ＡＬ−４Ｖ ＡＳＴＭ規格Ｇｒ．５）製である製造装置４０を用いたこと以外は実施例１と同様の操作によりＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットを製造した。
製造されたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットにつき行った上記偏心の測定、ズレの測定、段差の測定、反りの測定および割れが発生した分割ターゲット材の個数の測定の結果を表１に示した。スパッタリング終了時の侵食の状態については、図８に示した写真と同様の結果であった。
［実施例３］
円筒形基材がモリブデン製であること、および連結部材４６がモリブデン製である製造装置４０を用いたこと以外は実施例１と同様の操作によりＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットを製造した。
製造されたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットにつき行った上記偏心の測定、ズレの測定、段差の測定、反りの測定および割れが発生した分割ターゲット材の個数の測定の結果を表１に示した。スパッタリング終了時の侵食の状態については、図８に示した写真と同様の結果であった。
［比較例１］
連結部材がＳＵＳ３０４製である点のみが製造装置４０と異なる製造装置を用いたこと以外は実施例１と同様の操作によりＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットを製造した。
製造されたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットにつき行った上記偏心の測定、ズレの測定、段差の測定、反りの測定およびスパッタリング後に割れが発生した分割ターゲット材の個数の測定の結果を表１に示した。スパッタリング終了時の侵食の状態を示す写真を図９に示した。図９の上部に横長に白っぽく表示される部分（図９に付記された矢印により指し示される部分）は、スパッタリングにより円筒形ターゲット材の下にある円筒形基材が露出した部分である。すなわち、比較例１の円筒形ターゲットにおいては、円筒形ターゲット材が均一にスパッタリングされず、円筒形ターゲット材に局所的な侵食が生じていた。
［比較例２］
図７に示した製造装置６０を用いてＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットを製造した。製造装置６０は、連結部材がＳＵＳ３０４製である点、基材保持部材４５を有していない点、および４つの円筒形ターゲット材押え部材６２を有する点において製造装置４０と異なる。円筒形ターゲット材押え部材６２は、４本の柱状部材４６ａに１つずつ設けられている。円筒形ターゲット材押え部材６２は、柱状部材４６ａに結合する結合部６２ａおよび円筒形ターゲット材を押える押え部６２ｂから構成される。押え部６２ｂは棒状であり、円筒形分割ターゲット材間のすべての分割部を跨いで円筒形ターゲット材を側面から押え、円筒形ターゲット材の側面方向の動きを抑制する機能を有する。
基材保持部材４５により円筒形基材を保持しないこと、および円筒形ターゲット材押え部材６２により円筒形ターゲット材を押えたこと以外は実施例１と同様の操作によりＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットを製造した。
製造されたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットにつき行った上記偏心の測定、ズレの測定、段差の測定、反りの測定および割れが発生した分割ターゲット材の個数の測定の結果を表１に示した。スパッタリング終了時の侵食の状態については、図９に示した写真と同様の結果であった。
実施例および比較例においては、円筒形ターゲット製造時における各分割円筒形ターゲット材および円筒形基材の位置関係はすべて同様に調整したにもかかわらず、実施例１〜３において得られたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットは、偏心、円筒形基材と円筒形ターゲット材とのズレ、および分割ターゲット材間の段差が、比較例１および２において得られたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットより小さく、ＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットの反りも、比較例１において得られたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットより小さかった。また、スパッタリング後の分割円筒形ターゲット材の割れ発生数は比較例１において得られたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットより少なかった。
これは、実施例１においては円筒形基材と同素材であり、セラミックスターゲット材と熱膨張係数が近いチタン製の連結部材を有する製造装置を使用して円筒形ターゲットを製造したこと、実施例２においては円筒形基材と類似の素材であり、セラミックスターゲット材と熱膨張係数が近いチタン合金製の連結部材を有する製造装置を使用して円筒形ターゲットを製造したこと、実施例３においては円筒形基材と同素材であり、セラミックスターゲット材と熱膨張係数が近いモリブデン製の連結部材を有する製造装置を使用して円筒形ターゲットを製造したことにより、製造中に生じる円筒形ターゲット材、円筒形基材および連結部材の熱膨張および収縮の程度が近似することになり、円筒形基材や円筒形ターゲット材にかかる応力が軽減されたためであると考えられる。
これに対し、比較例１においては、円筒形基材およびセラミックスターゲット材と熱膨張係数が大きく異なるＳＵＳ製の連結部材を有する製造装置を使用して円筒形ターゲットを製造したので、製造中に生じる円筒形ターゲット材、円筒形基材および連結部材の熱膨張および収縮の程度が大きく異なり、その結果、連結部材に収縮応力が生じ、その応力が主に円筒形基材にかかることにより円筒形基材が大きく反り、このため偏心、段差および反りが大きくなったと考えられる。また、円筒形ターゲット材にも応力がかかっており、スパッタリングにより厚みが薄くなるにつれて前記残留応力を強く受け、スパッタリング中に分割ターゲット材に割れが発生したと考えられる。
比較例２では、比較例１で使用した製造装置から基材保持部材４５を取りはずし、円筒形ターゲット材押え部材が付加された製造装置を使用して円筒形ターゲットを製造した。この装置では基材保持部材４５が無いため、Ｉｎ半田冷却の際に円筒形基材上部と円筒形スパッタリングターゲット材上部にズレ、偏心が生じたと考えられる。
上記の円筒形ターゲットを用いてスパッタリングを行うと、実施例１〜３で得られたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットは、図８に示したようにライフエンドまでスパッタリングを行うことができ、均質な薄膜を形成することができた。一方、比較例１および２で得られたＩＴＯ円筒形スパッタリングターゲットは、図９に示したようにオーバースパッタ箇所（図９に付記された矢印により指し示される部分）が発生し、ライフエンドまでスパッタリングを行うことができず、均質な薄膜を形成することができなかった。
１、１１ 円筒形ターゲット
２、１２ 円筒形基材
３、１３ 円筒形ターゲット材
４ ターゲット回転装置
５ａ、５ｂ 回転具
６ａ、６ｂ、１６ａ、１６ｂ 端面
７ａ、７ｂ、１７ａ、１７ｂ 支点
４０、６０ 製造装置
４１ 円筒形基材
４２ 円筒形ターゲット材
４３ 下部保持部材
４４ ターゲット材保持部材
４５ 基材保持部材
４６ 連結部材
４７、４８、５０、５１ Ｏリング
４９ 空隙部
６２ 円筒形ターゲット材押え部材

Claims (12)

  1. 円筒形基材、円筒形セラミックスターゲット材、および前記円筒形基材と円筒形セラミックスターゲット材とを接合する半田を備えた円筒形セラミックススパッタリングターゲットであって、前記円筒形セラミックスターゲット材の外表面における、該円筒形セラミックスターゲット材の両端からそれぞれ内側７ｍｍの位置にダイヤルゲージを当て、前記円筒形基材の外周面における、前記円筒形セラミックスターゲット材の両端からそれぞれ外側１５ｍｍの位置を支点として前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットを１回転させて前記ダイヤルゲージの読みを測定したときに、前記ダイヤルゲージの読みの最大値と最小値との差が、いずれの測定箇所においても１．０ｍｍ以下である円筒形セラミックススパッタリングターゲット。
  2. 反りが０．６ｍｍ以下である請求項１に記載の円筒形セラミックススパッタリングターゲット。
  3. 前記円筒形セラミックスターゲット材が少なくとも２個の分割円筒形セラミックスターゲット材を含み、前記各分割円筒形セラミックスターゲット材の外表面における、該分割円筒形セラミックスターゲット材の両端からそれぞれ内側７ｍｍの位置にダイヤル ゲージを当て、前記円筒形基材の外周面における、前記円筒形セラミックスターゲット材の両端からそれぞれ外側１５ｍｍの位置を支点として前記円筒形セラミックススパッタリングターゲットを１回転させて前記ダイヤルゲージの読みを測定したときに、前記ダイヤルゲージの読みの最大値と最小値との差が、いずれの測定箇所においても１．０ｍｍ以下である請求項１または２に記載の円筒形セラミックススパッタリングターゲット。
  4. 隣り合う前記分割円筒形セラミックスターゲット材間の段差がいずれも０．３ｍｍ以下である請求項３に記載の円筒形セラミックススパッタリングターゲット。
  5. 前記円筒形基材と前記円筒形セラミックスターゲット材との両端におけるズレが０．５ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の円筒形セラミックススパッタリングターゲット。
  6. 前記円筒形基材がチタン製もしくはチタン合金製、またはモリブデン製もしくはモリブデン合金製である請求項１〜５のいずれかに記載の円筒形セラミックススパッタリングターゲット。
  7. 前記円筒形セラミックスターゲット材の長さが５００ｍｍ以上である請求項１〜６のいずれかに記載の円筒形セラミックススパッタリングターゲット。
  8. 前記円筒形セラミックスターゲット材の相対密度が９５％以上である請求項１〜７のいずれかに記載の円筒形セラミックススパッタリングターゲット。
  9. 直立した円筒形セラミックスターゲット材の下端部および該円筒形セラミックスターゲット材の中空部に収容された円筒形基材の下端部を保持する下部保持部材と、
    前記円筒形セラミックスターゲット材の上端部を保持するターゲット材保持部材と、
    円筒形基材の上端面を上から押さえつけるように前記円筒形基材の上端部を保持する基材保持部材と
    前記下部保持部材、ターゲット材保持部材および基材保持部材を連結するチタン製もしくはチタン合金製、またはモリブデン製もしくはモリブデン合金製の連結部材と
    を有する円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造装置。
  10. 前記連結部材が少なくとも２本の柱状部材からなる請求項９に記載の円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造装置。
  11. 請求項９または１０に記載の円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造装置を用いた円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造方法であって、
    前記円筒形基材がチタン製またはチタン合金製である場合には前記連結部材はチタン製またはチタン合金製であり、前記円筒形基材がモリブデン製またはモリブデン合金製である場合には前記連結部材はモリブデン製またはモリブデン合金製であり、
    前記下部保持部材およびターゲット材保持部材によって前記円筒形セラミックスターゲット材の下端部及び上端部をそれぞれ保持し、前記下部保持部材および基材保持部材によって、前記円筒形セラミックスターゲット材の中空部に収容されたチタン製もしくはチタン合金製、またはモリブデン製もしくはモリブデン合金製の前記円筒形基材の下端部および上端部をそれぞれ保持し、
    前記製造装置、円筒形セラミックスターゲット材および円筒形基材を、前記円筒形セラミックスターゲット材と円筒形基材との接合に使用する半田の融点以上の温度に加温し、
    前記円筒形セラミックスターゲット材と前記円筒形基材との間に形成される空隙部に、融解した前記半田を注入し、
    前記製造装置、円筒形セラミックスターゲット材、円筒形基材および前記空隙部に注入された半田を、前記半田の融点より低い温度に冷却する円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造方法。
  12. 請求項１１に記載の円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造方法であって、
    前記円筒形セラミックスターゲット材が少なくとも２個の分割円筒形セラミックスターゲット材からなり、前記下部保持部材およびターゲット材保持部材によって円筒形セラミックスターゲット材の下端部及び上端部をそれぞれ保持するとき、前記分割円筒形セラミックスターゲット材間の段差が０．３ｍｍ以下になるように調整する円筒形セラミックススパッタリングターゲットの製造方法。
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