JPH05214525A - セラミックス回転カソードターゲットおよびその製造方法 - Google Patents
セラミックス回転カソードターゲットおよびその製造方法Info
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- JPH05214525A JPH05214525A JP25054392A JP25054392A JPH05214525A JP H05214525 A JPH05214525 A JP H05214525A JP 25054392 A JP25054392 A JP 25054392A JP 25054392 A JP25054392 A JP 25054392A JP H05214525 A JPH05214525 A JP H05214525A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】円筒状ターゲットホルダーの外表面を荒し、そ
の上に、後で形成するセラミックス層と前記ターゲット
ホルダーとの中間の熱膨張係数を有する金属または合金
からなる層と、セラミックス層に近似した熱膨張係数を
有する金属または合金からなる層のうち少なくとも１層
をアンダーコートとして形成し、次いで、セラミックス
粉末をプラズマ溶射して、スパッタすべきターゲットと
なるセラミックス層を形成する。 【効果】透明で優れた耐久性を有する非晶質酸化物膜
を、大面積基板に低温高速成膜でき、また、使用効率の
高い回転カソードターゲットが得られる。
の上に、後で形成するセラミックス層と前記ターゲット
ホルダーとの中間の熱膨張係数を有する金属または合金
からなる層と、セラミックス層に近似した熱膨張係数を
有する金属または合金からなる層のうち少なくとも１層
をアンダーコートとして形成し、次いで、セラミックス
粉末をプラズマ溶射して、スパッタすべきターゲットと
なるセラミックス層を形成する。 【効果】透明で優れた耐久性を有する非晶質酸化物膜
を、大面積基板に低温高速成膜でき、また、使用効率の
高い回転カソードターゲットが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックス膜、特に透
明で優れた耐久性を有する非晶質酸化物膜をスパッタに
より形成する際に用いるセラミックス回転カソードター
ゲットおよびその製造方法に関するものである。
明で優れた耐久性を有する非晶質酸化物膜をスパッタに
より形成する際に用いるセラミックス回転カソードター
ゲットおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からガラス、プラスチック等の透明
基板に薄膜を形成して光学的機能を付加したものとして
ミラー、熱線反射ガラス、低放射ガラス、干渉フィルタ
ー、カメラレンズやメガネレンズの反射防止コート等が
ある。通常のミラーでは無電解メッキ法でAgが、または
真空蒸着法、スパッタリング法などでAlやCrなどが形成
される。これらの中でCr膜は比較的丈夫なのでコート面
が露出した表面鏡として一部用いられている。
基板に薄膜を形成して光学的機能を付加したものとして
ミラー、熱線反射ガラス、低放射ガラス、干渉フィルタ
ー、カメラレンズやメガネレンズの反射防止コート等が
ある。通常のミラーでは無電解メッキ法でAgが、または
真空蒸着法、スパッタリング法などでAlやCrなどが形成
される。これらの中でCr膜は比較的丈夫なのでコート面
が露出した表面鏡として一部用いられている。
【０００３】熱線反射ガラスは酸化チタンや酸化錫等が
スプレー法、ＣＶＤ法あるいは浸漬法等で形成されてき
た。最近では金属膜、窒化膜、錫をドープした酸化イン
ジウム（ＩＴＯ）等がスパッタリング法でガラス表面に
形成されたものが熱線反射ガラスとして使われるように
なってきた。スパッタリング法は膜厚コントロールが容
易で、かつ複数の膜を連続して形成でき、透明酸化膜と
組合せて透過率、反射率、色調などを設計することが可
能である。このため意匠性を重視する建築などに需要が
伸びている。
スプレー法、ＣＶＤ法あるいは浸漬法等で形成されてき
た。最近では金属膜、窒化膜、錫をドープした酸化イン
ジウム（ＩＴＯ）等がスパッタリング法でガラス表面に
形成されたものが熱線反射ガラスとして使われるように
なってきた。スパッタリング法は膜厚コントロールが容
易で、かつ複数の膜を連続して形成でき、透明酸化膜と
組合せて透過率、反射率、色調などを設計することが可
能である。このため意匠性を重視する建築などに需要が
伸びている。
【０００４】室内の暖房機や壁からの輻射熱を室内側に
反射する低放射ガラス( Low Emissivityガラス) は銀を
酸化亜鉛で挟んだZnO/Ag/ZnOの３層系またはZnO/Ag/ZnO
/Ag/ZnO の５層系（特開昭 63-239043号参照）などの構
成をもち、複層ガラスか合せガラスの形で使われる。近
年ヨーロッパの寒冷地での普及が目ざましい。レンズ等
の反射防止コートは酸化チタン、酸化ジルコニウム等の
高屈折率膜と酸化珪素、フッ化マグネシウム等の低屈折
率膜を交互に積層する。通常は真空蒸着法が用いられ、
成膜時は基板加熱して耐擦傷性の向上を図っている。
反射する低放射ガラス( Low Emissivityガラス) は銀を
酸化亜鉛で挟んだZnO/Ag/ZnOの３層系またはZnO/Ag/ZnO
/Ag/ZnO の５層系（特開昭 63-239043号参照）などの構
成をもち、複層ガラスか合せガラスの形で使われる。近
年ヨーロッパの寒冷地での普及が目ざましい。レンズ等
の反射防止コートは酸化チタン、酸化ジルコニウム等の
高屈折率膜と酸化珪素、フッ化マグネシウム等の低屈折
率膜を交互に積層する。通常は真空蒸着法が用いられ、
成膜時は基板加熱して耐擦傷性の向上を図っている。
【０００５】表面鏡や単板の熱線反射ガラスおよびレン
ズ等の反射防止コート等はコートされた膜が空気中に露
出した状態で使用される。このため化学的な安定性や耐
摩耗性に優れていなければならない。一方低反射ガラス
でも複層ガラスまたは合せガラスになる前の運搬や取扱
い時の傷などにより不良品が発生する。このため安定で
耐摩耗性に優れた保護膜あるいは保護膜を兼ねた光学薄
膜が望まれている。
ズ等の反射防止コート等はコートされた膜が空気中に露
出した状態で使用される。このため化学的な安定性や耐
摩耗性に優れていなければならない。一方低反射ガラス
でも複層ガラスまたは合せガラスになる前の運搬や取扱
い時の傷などにより不良品が発生する。このため安定で
耐摩耗性に優れた保護膜あるいは保護膜を兼ねた光学薄
膜が望まれている。
【０００６】耐久性向上のためには通常化学的に安定で
透明な酸化物膜が空気側に設けられる。これらの酸化膜
として酸化チタン、酸化錫、酸化タンタル、酸化ジルコ
ニウム、酸化珪素などがあり、必要な性能に応じて選択
され使用されてきた。しかし酸化チタン、酸化ジルコニ
ウムは化学的安定性に優れているが、結晶質の膜になり
やすく表面の凹凸が大きくなる傾向があり、このため擦
った時の摩擦が大きくなり耐摩耗性に劣る。一方酸化
錫、酸化珪素はそれぞれ酸アルカリに弱く、長時間の浸
漬には耐えない。酸化タンタルはこれらの中で耐摩耗
性、化学安定性の両方を兼ね備えているがまだ耐摩耗性
に関して十分とはいえない。
透明な酸化物膜が空気側に設けられる。これらの酸化膜
として酸化チタン、酸化錫、酸化タンタル、酸化ジルコ
ニウム、酸化珪素などがあり、必要な性能に応じて選択
され使用されてきた。しかし酸化チタン、酸化ジルコニ
ウムは化学的安定性に優れているが、結晶質の膜になり
やすく表面の凹凸が大きくなる傾向があり、このため擦
った時の摩擦が大きくなり耐摩耗性に劣る。一方酸化
錫、酸化珪素はそれぞれ酸アルカリに弱く、長時間の浸
漬には耐えない。酸化タンタルはこれらの中で耐摩耗
性、化学安定性の両方を兼ね備えているがまだ耐摩耗性
に関して十分とはいえない。
【０００７】また酸化チタン、酸化錫、酸化タンタル、
酸化ジルコニウムは屈折率が比較的高く、一方酸化珪素
は屈折率が比較的低く、各種光学的機能を持たせるにあ
たり光学設計の自由度に制限がある。
酸化ジルコニウムは屈折率が比較的高く、一方酸化珪素
は屈折率が比較的低く、各種光学的機能を持たせるにあ
たり光学設計の自由度に制限がある。
【０００８】このように高い耐久性を持ちかつ広い光学
設計の自由度を併せ持つ薄膜が要望されている。本出願
人は特願平 2-47133号にて、かかる高耐久薄膜として、
Zr,Ti,Hf,Sn,Ta,In,Crのうち少なくとも１種と、B,Si,O
(酸素）のうち少なくとも１種とを主成分とするターゲ
ットおよびこれをスパッタして形成した非晶質酸化物膜
を提案した。
設計の自由度を併せ持つ薄膜が要望されている。本出願
人は特願平 2-47133号にて、かかる高耐久薄膜として、
Zr,Ti,Hf,Sn,Ta,In,Crのうち少なくとも１種と、B,Si,O
(酸素）のうち少なくとも１種とを主成分とするターゲ
ットおよびこれをスパッタして形成した非晶質酸化物膜
を提案した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】一方、スパッタ用プレ
ーナ型ターゲットは、無機化合物の原料を混合し成形、
焼成およびスパッタ装置に合った形状にするための加工
およびボンディングと長い工程を通って作成される。こ
の中で成形、焼成、加工、ボンディング等の工程はター
ゲットが小さい場合には大がかりな治具装置は必要でな
いが、大型の生産機用ターゲットでは上記治具装置は大
がかりとなり、またボンディングにおいてもセラミック
ターゲットをターゲットホルダー金属板に接合する場合
分割して加工接合する等して作製されているが、大がか
りな装置、高価なInハンダを大量に使用する等、労力、
コストがかかる。
ーナ型ターゲットは、無機化合物の原料を混合し成形、
焼成およびスパッタ装置に合った形状にするための加工
およびボンディングと長い工程を通って作成される。こ
の中で成形、焼成、加工、ボンディング等の工程はター
ゲットが小さい場合には大がかりな治具装置は必要でな
いが、大型の生産機用ターゲットでは上記治具装置は大
がかりとなり、またボンディングにおいてもセラミック
ターゲットをターゲットホルダー金属板に接合する場合
分割して加工接合する等して作製されているが、大がか
りな装置、高価なInハンダを大量に使用する等、労力、
コストがかかる。
【００１０】さらに建築用の大面積ガラスのスパッタに
おいては、生産性を上げるため高いスパッタパワーをか
け成膜速度を上げているが、この場合ターゲットの冷却
が成膜速度を制限しており、ターゲットの割れ、剥離等
のトラブルが起きている。
おいては、生産性を上げるため高いスパッタパワーをか
け成膜速度を上げているが、この場合ターゲットの冷却
が成膜速度を制限しており、ターゲットの割れ、剥離等
のトラブルが起きている。
【００１１】これらの点を改良した新しいタイプのマグ
ネトロン型回転カソードターゲットが知られている（特
表昭58−500174号公報参照）。これは、円筒状ターゲッ
トの内側に磁場発生手段を設置し、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を
行うものであるため、プレーナ型ターゲットより、単位
面積あたり大きなパワーを投入でき、したがって高速成
膜が可能とされている。かかるターゲットはほとんどが
スパッタすべき金属や合金からなる円筒状の回転カソー
ドであり、スパッタすべき物質が、柔らかく、または脆
い金属や合金の場合は円筒状のターゲットホルダー上に
製作されている。
ネトロン型回転カソードターゲットが知られている（特
表昭58−500174号公報参照）。これは、円筒状ターゲッ
トの内側に磁場発生手段を設置し、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を
行うものであるため、プレーナ型ターゲットより、単位
面積あたり大きなパワーを投入でき、したがって高速成
膜が可能とされている。かかるターゲットはほとんどが
スパッタすべき金属や合金からなる円筒状の回転カソー
ドであり、スパッタすべき物質が、柔らかく、または脆
い金属や合金の場合は円筒状のターゲットホルダー上に
製作されている。
【００１２】しかし金属ターゲットの場合各種のスパッ
タ雰囲気で酸化物、窒化物、炭化物等の多層膜のコート
が可能であるが異種雰囲気によりコート膜が損傷し、目
的の組成のものが得られず、また低融点金属ターゲット
ではパワーをかけすぎると溶融してしまう等の欠点があ
り、セラミックスのターゲットが望まれる。
タ雰囲気で酸化物、窒化物、炭化物等の多層膜のコート
が可能であるが異種雰囲気によりコート膜が損傷し、目
的の組成のものが得られず、また低融点金属ターゲット
ではパワーをかけすぎると溶融してしまう等の欠点があ
り、セラミックスのターゲットが望まれる。
【００１３】特開昭 60-181270号に溶射によるスパッタ
ターゲットの製法が提案されているが、セラミックスと
金属の熱膨張の差が大きくて溶射膜を厚くできず、また
使用時の熱ショックにより密着性が低下し剥離する等の
問題がある。また、セラミックス焼結体を円筒状に製作
してターゲットホルダー金属にIn金属にて接合する方法
もあるが、作りにくくコストもかかる。
ターゲットの製法が提案されているが、セラミックスと
金属の熱膨張の差が大きくて溶射膜を厚くできず、また
使用時の熱ショックにより密着性が低下し剥離する等の
問題がある。また、セラミックス焼結体を円筒状に製作
してターゲットホルダー金属にIn金属にて接合する方法
もあるが、作りにくくコストもかかる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の問題点を
解決すべくなされたものであり、円筒状ターゲットホル
ダーの外表面に、スパッタすべきターゲットとなるセラ
ミックス層を形成するセラミックス回転カソードターゲ
ットの製造方法において、円筒状ターゲットホルダーの
外表面を荒面加工した後、その外表面上に、前記セラミ
ックス層の熱膨張係数と前記ターゲットホルダーの熱膨
張係数との中間の熱膨張係数を有する金属または合金か
らなる層、または、前記セラミックス層の熱膨張係数に
近似した熱膨張係数を有する金属または合金からなる
層、のいずれか１層または少なくともこれら２層をアン
ダーコートとして形成し、次いで、セラミックス粉末を
高温ガス中で半溶融状態にしつつこのガスにより前記ア
ンダーコート上に輸送して付着させ、前記セラミックス
層を形成することを特徴とするセラミックス回転カソー
ドターゲットの製造方法を提供する。
解決すべくなされたものであり、円筒状ターゲットホル
ダーの外表面に、スパッタすべきターゲットとなるセラ
ミックス層を形成するセラミックス回転カソードターゲ
ットの製造方法において、円筒状ターゲットホルダーの
外表面を荒面加工した後、その外表面上に、前記セラミ
ックス層の熱膨張係数と前記ターゲットホルダーの熱膨
張係数との中間の熱膨張係数を有する金属または合金か
らなる層、または、前記セラミックス層の熱膨張係数に
近似した熱膨張係数を有する金属または合金からなる
層、のいずれか１層または少なくともこれら２層をアン
ダーコートとして形成し、次いで、セラミックス粉末を
高温ガス中で半溶融状態にしつつこのガスにより前記ア
ンダーコート上に輸送して付着させ、前記セラミックス
層を形成することを特徴とするセラミックス回転カソー
ドターゲットの製造方法を提供する。
【００１５】また、本発明は、円筒状ターゲットホルダ
ーの外表面上に、スパッタすべきターゲットとなるセラ
ミックス層が形成されてなるセラミックス回転カソード
ターゲットにおいて、前記セラミックス層の熱膨張係数
と前記ターゲットホルダーの熱膨張係数との中間の熱膨
張係数を有する金属または合金からなる層、または、前
記セラミックス層の熱膨張係数に近似した熱膨張係数を
有する金属または合金からなる層、のいずれか１層また
は少なくともこれら２層が、前記セラミックス層と前記
ターゲットホルダーとの間にアンダーコートとして形成
されてなることを特徴とするセラミックス回転カソード
ターゲットを提供する。
ーの外表面上に、スパッタすべきターゲットとなるセラ
ミックス層が形成されてなるセラミックス回転カソード
ターゲットにおいて、前記セラミックス層の熱膨張係数
と前記ターゲットホルダーの熱膨張係数との中間の熱膨
張係数を有する金属または合金からなる層、または、前
記セラミックス層の熱膨張係数に近似した熱膨張係数を
有する金属または合金からなる層、のいずれか１層また
は少なくともこれら２層が、前記セラミックス層と前記
ターゲットホルダーとの間にアンダーコートとして形成
されてなることを特徴とするセラミックス回転カソード
ターゲットを提供する。
【００１６】本発明の方法は基本的にセラミックス粉末
を例えばプラズマ溶射装置を用いて半溶融状態にし、タ
ーゲットホルダーに溶射付着せしめ、直接ターゲットと
なるセラミックス層を形成するものである。これによっ
て金型に粉末を詰めてプレス成形する工程、それを電気
炉中で焼結する工程、またはホットプレスにより焼結す
る工程、適当な形状に加工修正する工程、セラミックス
とホルダーを接合する工程を必要としない。ただ溶射粉
末を得るまでの工程、特に容易に入手できない複雑な化
合物の場合、化学的合成あるいは固相反応を利用して作
製する。この粉末を粉砕分級して溶射に適当な流動しや
すい粒径に揃えることで利用できる。
を例えばプラズマ溶射装置を用いて半溶融状態にし、タ
ーゲットホルダーに溶射付着せしめ、直接ターゲットと
なるセラミックス層を形成するものである。これによっ
て金型に粉末を詰めてプレス成形する工程、それを電気
炉中で焼結する工程、またはホットプレスにより焼結す
る工程、適当な形状に加工修正する工程、セラミックス
とホルダーを接合する工程を必要としない。ただ溶射粉
末を得るまでの工程、特に容易に入手できない複雑な化
合物の場合、化学的合成あるいは固相反応を利用して作
製する。この粉末を粉砕分級して溶射に適当な流動しや
すい粒径に揃えることで利用できる。
【００１７】本発明で用いるセラミックス粉末は例えば
次の方法で作製することができる。例えば、Zr,B,Si,Zr
B2,ZrSi2,ZrO2(Y2O3,CaO,MgO等を 3〜8 mol ％添加した
安定化あるいは部分安定化ZrO2を含む）B2O3,SiO2 等の
粉末あるいは混合粉末、および非酸化物のターゲットを
形成する場合には、必要に応じて、酸化物を還元するた
めのカーボン粉末を混合したものを化学的合成あるいは
固相反応を利用した高温雰囲気炉中で焼成することによ
り塊状の単一系あるいは複合系の粉末が得られる。Ti,T
a,Hf,Mo,W,Nb,Sn,La,In,Cr等の金属のホウ化物、ケイ化
物等も同様である。
次の方法で作製することができる。例えば、Zr,B,Si,Zr
B2,ZrSi2,ZrO2(Y2O3,CaO,MgO等を 3〜8 mol ％添加した
安定化あるいは部分安定化ZrO2を含む）B2O3,SiO2 等の
粉末あるいは混合粉末、および非酸化物のターゲットを
形成する場合には、必要に応じて、酸化物を還元するた
めのカーボン粉末を混合したものを化学的合成あるいは
固相反応を利用した高温雰囲気炉中で焼成することによ
り塊状の単一系あるいは複合系の粉末が得られる。Ti,T
a,Hf,Mo,W,Nb,Sn,La,In,Cr等の金属のホウ化物、ケイ化
物等も同様である。
【００１８】この粉末を粉砕し75〜10μｍ程度の粒径に
分級して、溶射するセラミックス粉末を得るのが好まし
い。75μｍより大きいと高温ガス中で半溶融状態にしに
くく、また、10μｍより小さいと、溶射時に、ガス中で
分散してしまい、ターゲットホルダー上に付着しにくく
なる。なお、前述のセラミックス粉末にFe,Al,Mg,Y,Mn,
H を総計 3wt％以下含んでいてもよく、C は成膜中にCO
2 となって消えてしまうのでC を20wt％以下含んでいて
もよい。さらに不純物程度のCu,V,Co,Rh,Ir 等を含んで
いてもよい。
分級して、溶射するセラミックス粉末を得るのが好まし
い。75μｍより大きいと高温ガス中で半溶融状態にしに
くく、また、10μｍより小さいと、溶射時に、ガス中で
分散してしまい、ターゲットホルダー上に付着しにくく
なる。なお、前述のセラミックス粉末にFe,Al,Mg,Y,Mn,
H を総計 3wt％以下含んでいてもよく、C は成膜中にCO
2 となって消えてしまうのでC を20wt％以下含んでいて
もよい。さらに不純物程度のCu,V,Co,Rh,Ir 等を含んで
いてもよい。
【００１９】円筒状ターゲットホルダーとしては、ステ
ンレスや銅、あるいはセラミックス層に近似した熱膨張
係数を有するTi,Mo などが使用でき、セラミックス粉末
の溶射に先だって、密着性向上のため、その外表面を、
Al2O3 やSiC の砥粒を用いてサンドブラストする等によ
り、荒しておくことが必要である。あるいはまた、セラ
ミックス粉末の溶射に先だって、その外表面をＶ溝状や
ネジ状に加工した後、Al2O3 やSiC の砥粒を用いてサン
ドブラストして密着性がよくなるように荒しておくこと
も好ましい。
ンレスや銅、あるいはセラミックス層に近似した熱膨張
係数を有するTi,Mo などが使用でき、セラミックス粉末
の溶射に先だって、密着性向上のため、その外表面を、
Al2O3 やSiC の砥粒を用いてサンドブラストする等によ
り、荒しておくことが必要である。あるいはまた、セラ
ミックス粉末の溶射に先だって、その外表面をＶ溝状や
ネジ状に加工した後、Al2O3 やSiC の砥粒を用いてサン
ドブラストして密着性がよくなるように荒しておくこと
も好ましい。
【００２０】外表面を荒面加工した円筒状ターゲットホ
ルダーには、セラミックス層とターゲットホルダーとの
熱膨張差を緩和し、またスパッタ時の熱ショックによる
剥離にも耐えるよう密着力を高めるために、アンダーコ
ートを形成しておくのが好ましい。かかるアンダーコー
トとしては、ターゲットホルダーとターゲット材料の中
間の熱膨張係数を有する金属または合金からなる層（以
下、Ａ層という）およびターゲット材料に近い熱膨張係
数を有する金属または合金からなる層（以下、Ｂ層とい
う）のうち少なくとも１層、その粉末をプラズマ溶射し
て形成するのが好ましい。特に両方の層を形成し、ター
ゲットホルダー／Ａ層／Ｂ層／ターゲット材料という構
成とするのが最適である。
ルダーには、セラミックス層とターゲットホルダーとの
熱膨張差を緩和し、またスパッタ時の熱ショックによる
剥離にも耐えるよう密着力を高めるために、アンダーコ
ートを形成しておくのが好ましい。かかるアンダーコー
トとしては、ターゲットホルダーとターゲット材料の中
間の熱膨張係数を有する金属または合金からなる層（以
下、Ａ層という）およびターゲット材料に近い熱膨張係
数を有する金属または合金からなる層（以下、Ｂ層とい
う）のうち少なくとも１層、その粉末をプラズマ溶射し
て形成するのが好ましい。特に両方の層を形成し、ター
ゲットホルダー／Ａ層／Ｂ層／ターゲット材料という構
成とするのが最適である。
【００２１】アンドーコートがＢ層だけであっても、金
属や合金は弾性が高く、脆さが小さいので、ターゲット
材料のターゲットホルダーへの密着力を高めることがで
きる。Ｂ層の熱膨張係数は、セラミック層の熱膨張係数
± 2×10-6／℃の範囲内の値であることが好ましい。
属や合金は弾性が高く、脆さが小さいので、ターゲット
材料のターゲットホルダーへの密着力を高めることがで
きる。Ｂ層の熱膨張係数は、セラミック層の熱膨張係数
± 2×10-6／℃の範囲内の値であることが好ましい。
【００２２】アンダーコートの材料としては、Mo,Ti,N
i,Nb,Ta,W,Ni-Al,Ni-Cr,Ni-Cr-Al,Ni-Cr-Al-Y,Ni-Co-Cr
-Al-Y等の導電性の粉末を用いることができる。アンダ
ーコートの膜厚はそれぞれ30〜100 μｍ程度が好まし
い。
i,Nb,Ta,W,Ni-Al,Ni-Cr,Ni-Cr-Al,Ni-Cr-Al-Y,Ni-Co-Cr
-Al-Y等の導電性の粉末を用いることができる。アンダ
ーコートの膜厚はそれぞれ30〜100 μｍ程度が好まし
い。
【００２３】具体的には、アンダーコートの材料は、セ
ラミックス層の熱膨張係数に応じて変わってくる。（タ
ーゲットホルダーに使用可能な、CuやSUS304等の熱膨張
係数は、17〜18×10-6／℃である。）
ラミックス層の熱膨張係数に応じて変わってくる。（タ
ーゲットホルダーに使用可能な、CuやSUS304等の熱膨張
係数は、17〜18×10-6／℃である。）
【００２４】例えば、セラミックス層が、Zr-B系、Zr-B
-Si 系、Hf-Si 系、Ti-B系、Cr-Si系、Sn-Si 系、Zr-Si
系（Zr:Si(原子比）＝33:67 よりZrが少ない場合）等
（熱膨張係数 5〜6 ×10-6／℃）の場合は、アンダーコ
ートＡ層の好ましい熱膨張係数は12〜15×10-6／℃であ
り、その材料としては、Ni,Ni-Al,Ni-Cr,Ni-Cr-Al,Ni-C
r-Al-Y，Ni-Co-Cr-Al-Y 等が挙げられる。また、アンダ
ーコートＢ層の好ましい熱膨張係数は 5〜8 ×10-6／℃
であり、その材料としては、Mo,W,Ta,Nb等が挙げられ
る。
-Si 系、Hf-Si 系、Ti-B系、Cr-Si系、Sn-Si 系、Zr-Si
系（Zr:Si(原子比）＝33:67 よりZrが少ない場合）等
（熱膨張係数 5〜6 ×10-6／℃）の場合は、アンダーコ
ートＡ層の好ましい熱膨張係数は12〜15×10-6／℃であ
り、その材料としては、Ni,Ni-Al,Ni-Cr,Ni-Cr-Al,Ni-C
r-Al-Y，Ni-Co-Cr-Al-Y 等が挙げられる。また、アンダ
ーコートＢ層の好ましい熱膨張係数は 5〜8 ×10-6／℃
であり、その材料としては、Mo,W,Ta,Nb等が挙げられ
る。
【００２５】また、セラミックス層が、Ta-B系、Ta-Si
系、Ti-Si 系（Ti:Si(原子比）＝33:67 よりTiが少ない
場合）、Zr-Si 系（Zr:Si(原子比）＝33:67 またはこれ
よりZrが多い場合、ZrSi2 を含む）等（熱膨張係数 8〜
9 ×10-6／℃）の場合は、アンダーコートＡ層の好まし
い熱膨張係数は12〜15×10-6／℃であり、その材料とし
ては、Ni,Ni-Al,Ni-Cr,Ni-Cr-Al,Ni-Cr-Al-Y,Ni-Co-Cr-
Al-Y等が挙げられる。また、アンダーコートＢ層の好ま
しい熱膨張係数は 8〜10×10-6／℃であり、その材料と
しては、Ti,Nb 等が挙げられる。
系、Ti-Si 系（Ti:Si(原子比）＝33:67 よりTiが少ない
場合）、Zr-Si 系（Zr:Si(原子比）＝33:67 またはこれ
よりZrが多い場合、ZrSi2 を含む）等（熱膨張係数 8〜
9 ×10-6／℃）の場合は、アンダーコートＡ層の好まし
い熱膨張係数は12〜15×10-6／℃であり、その材料とし
ては、Ni,Ni-Al,Ni-Cr,Ni-Cr-Al,Ni-Cr-Al-Y,Ni-Co-Cr-
Al-Y等が挙げられる。また、アンダーコートＢ層の好ま
しい熱膨張係数は 8〜10×10-6／℃であり、その材料と
しては、Ti,Nb 等が挙げられる。
【００２６】さらに、セラミックス層が、Cr-B系、Ti-S
i(Ti:Si(原子比）＝33:67 またはこれよりTiが多い場
合、TiSi2 を含む）系、等（熱膨張係数10〜13×10-6／
℃）の場合は、アンダーコートの好ましい熱膨張係数は
10〜13×10-6／℃であり、その材料としては、Ni,Ni-A
l,Ni-Cr,Ni-Cr-Al,Ni-Cr-Al-Y,Ni-Co-Cr-Al-Y等が挙げ
られる。このようにセラミックス層とターゲットホルダ
ーの熱膨張係数の差が小さい場合には、アンダーコート
は１層でもよい。また、かかるアンダーコートの材料の
中でも、組成比を変えて、ターゲットホルダーに近い熱
膨張係数の層と、セラミックス層に近い熱膨張係数の層
の２層を設けてもよい。
i(Ti:Si(原子比）＝33:67 またはこれよりTiが多い場
合、TiSi2 を含む）系、等（熱膨張係数10〜13×10-6／
℃）の場合は、アンダーコートの好ましい熱膨張係数は
10〜13×10-6／℃であり、その材料としては、Ni,Ni-A
l,Ni-Cr,Ni-Cr-Al,Ni-Cr-Al-Y,Ni-Co-Cr-Al-Y等が挙げ
られる。このようにセラミックス層とターゲットホルダ
ーの熱膨張係数の差が小さい場合には、アンダーコート
は１層でもよい。また、かかるアンダーコートの材料の
中でも、組成比を変えて、ターゲットホルダーに近い熱
膨張係数の層と、セラミックス層に近い熱膨張係数の層
の２層を設けてもよい。
【００２７】その上に前述のセラミックス粉末を高温ガ
ス中、好ましくは、Ar,N2,He等の非酸化雰囲気下での高
温ガス中（『非酸化雰囲気下での高温ガス中』とは、非
酸化雰囲気でシールドした高温ガス中、のことをいう。
以下同じ）で、半溶融状態にしつつこのガスにより上記
アンダーコート上に輸送して付着させ、スパッタすべき
ターゲットとなるセラミックス層を形成する。特に、こ
れは高温ガスプラズマ中、好ましくは、非酸化雰囲気下
での高温プラズマ中で行うプラズマ溶射法により形成す
るのが好ましい。上記アンダーコートを挿入したことに
より 2〜5 mm以上の膜厚の安定なセラミックス層を形成
することができる。
ス中、好ましくは、Ar,N2,He等の非酸化雰囲気下での高
温ガス中（『非酸化雰囲気下での高温ガス中』とは、非
酸化雰囲気でシールドした高温ガス中、のことをいう。
以下同じ）で、半溶融状態にしつつこのガスにより上記
アンダーコート上に輸送して付着させ、スパッタすべき
ターゲットとなるセラミックス層を形成する。特に、こ
れは高温ガスプラズマ中、好ましくは、非酸化雰囲気下
での高温プラズマ中で行うプラズマ溶射法により形成す
るのが好ましい。上記アンダーコートを挿入したことに
より 2〜5 mm以上の膜厚の安定なセラミックス層を形成
することができる。
【００２８】また、前述のアンダーコートを形成する際
も、高温ガスプラズマ中、好ましくは非酸化雰囲気下で
の高温プラズマ中での高温プラズマ溶射法により形成す
るのが好ましい。
も、高温ガスプラズマ中、好ましくは非酸化雰囲気下で
の高温プラズマ中での高温プラズマ溶射法により形成す
るのが好ましい。
【００２９】セラミックス粉末を非酸化雰囲気下での高
温ガス中で、半溶融状態にしつつアンダーコート上に付
着させてセラミックス層を形成する場合には、セラミッ
クス層形成中のセラミックス粉末の酸化が少なく、化学
組成の変動もなく均質なセラミックス層を形成できる。
温ガス中で、半溶融状態にしつつアンダーコート上に付
着させてセラミックス層を形成する場合には、セラミッ
クス層形成中のセラミックス粉末の酸化が少なく、化学
組成の変動もなく均質なセラミックス層を形成できる。
【００３０】このようにして作製した回転カソードター
ゲットはターゲット物質からターゲットホルダー、さら
にはカソード電極への熱伝導もよく、また強固にターゲ
ットホルダーに密着しているので成膜速度を上げるため
の高いスパッタパワーをかけた場合でも冷却が十分行わ
れ、急激な熱ショックによるターゲットの剥離、割れも
なく、単位面積当りに大きな電力を投入することが可能
である。
ゲットはターゲット物質からターゲットホルダー、さら
にはカソード電極への熱伝導もよく、また強固にターゲ
ットホルダーに密着しているので成膜速度を上げるため
の高いスパッタパワーをかけた場合でも冷却が十分行わ
れ、急激な熱ショックによるターゲットの剥離、割れも
なく、単位面積当りに大きな電力を投入することが可能
である。
【００３１】さらに、本発明の製造方法において、非酸
化雰囲気でセラミックス層を形成する場合には、セラミ
ックス層形成時の酸化が少なく、化学組成の変動もな
く、均質なターゲットを形成できる。
化雰囲気でセラミックス層を形成する場合には、セラミ
ックス層形成時の酸化が少なく、化学組成の変動もな
く、均質なターゲットを形成できる。
【００３２】また、ターゲットの侵食ゾーンが全面にな
るため、ターゲットの利用効率もプレーナ型と比べ高い
という利点がある。また、ターゲットの侵食部分が薄く
なってもターゲット物質が減少した部分に同じ物質の溶
射粉末を溶射することにより元の状態に再生することも
できる。さらにターゲットの厚みに場所による分布をも
たせることも容易に可能であり、それによってターゲッ
ト表面での磁界の強さや温度の分布をもたせて生成する
薄膜の厚み分布をコントロールすることもできる。
るため、ターゲットの利用効率もプレーナ型と比べ高い
という利点がある。また、ターゲットの侵食部分が薄く
なってもターゲット物質が減少した部分に同じ物質の溶
射粉末を溶射することにより元の状態に再生することも
できる。さらにターゲットの厚みに場所による分布をも
たせることも容易に可能であり、それによってターゲッ
ト表面での磁界の強さや温度の分布をもたせて生成する
薄膜の厚み分布をコントロールすることもできる。
【００３３】また、本発明の方法を従来のプレーナ型タ
ーゲットに用いればターゲットとターゲットホルダーと
のボンディングも不用で均質で密着性の高いターゲット
が容易に製造でき、さらに侵食部分の再生も可能であ
る。
ーゲットに用いればターゲットとターゲットホルダーと
のボンディングも不用で均質で密着性の高いターゲット
が容易に製造でき、さらに侵食部分の再生も可能であ
る。
【００３４】さらに、本発明のセラミックス回転カソー
ドターゲットは、マグネトロンスパッタにてＤＣ，ＲＦ
の両者のスパッタリング装置に用いることが可能であ
り、高速成膜、ターゲット使用効率も大であり、安定し
て成膜できる。
ドターゲットは、マグネトロンスパッタにてＤＣ，ＲＦ
の両者のスパッタリング装置に用いることが可能であ
り、高速成膜、ターゲット使用効率も大であり、安定し
て成膜できる。
【００３５】これらのセラミックス回転カソードターゲ
ットを用いて成膜した薄膜は、Zr,Ti,Ta,Hf,Mo,W,Nb,S
n,La,In,Cr 等の酸化物に、B かつまたはSiが添加され
ているため、非晶質となる。これはB かつまたはSiがか
かる酸化物の格子を破壊しかかる酸化物の結晶粒の成長
を妨げ、膜をより非晶質にするためと考えられる。膜表
面の凹凸は微結晶の集合である膜よりも非晶質の膜の方
が少ないと考えられ、その結果本発明の非晶質は摩擦係
数を低減されているものと考えられる。
ットを用いて成膜した薄膜は、Zr,Ti,Ta,Hf,Mo,W,Nb,S
n,La,In,Cr 等の酸化物に、B かつまたはSiが添加され
ているため、非晶質となる。これはB かつまたはSiがか
かる酸化物の格子を破壊しかかる酸化物の結晶粒の成長
を妨げ、膜をより非晶質にするためと考えられる。膜表
面の凹凸は微結晶の集合である膜よりも非晶質の膜の方
が少ないと考えられ、その結果本発明の非晶質は摩擦係
数を低減されているものと考えられる。
【００３６】このため本発明のターゲットを利用して形
成した非晶質膜は非常に潤滑性に優れ、引っかかりが少
ないために摩擦による傷がつきにくく、高耐擦傷性能お
よび高耐摩耗性が得られるものと考えられる。
成した非晶質膜は非常に潤滑性に優れ、引っかかりが少
ないために摩擦による傷がつきにくく、高耐擦傷性能お
よび高耐摩耗性が得られるものと考えられる。
【００３７】
［実施例１］（アンダーコート１層、Arガスプラズマの
例） 本実施例では、透明で優れた耐久性を有する非晶質酸化
物膜が安定して高速成膜できるZrB2セラミックスマグネ
トロンスパッタ用回転カソードの製法を説明する。溶射
用セラミックス粉末原料としてZrO2,B2O3 およびカーボ
ンの混合物を、非酸化雰囲気中で、高温で反応させて塊
状の焼結物を得た。この塊状粉末を粉砕分級して99.5％
純度の45〜20μｍ粒径のZrB2粉末を得た。
例） 本実施例では、透明で優れた耐久性を有する非晶質酸化
物膜が安定して高速成膜できるZrB2セラミックスマグネ
トロンスパッタ用回転カソードの製法を説明する。溶射
用セラミックス粉末原料としてZrO2,B2O3 およびカーボ
ンの混合物を、非酸化雰囲気中で、高温で反応させて塊
状の焼結物を得た。この塊状粉末を粉砕分級して99.5％
純度の45〜20μｍ粒径のZrB2粉末を得た。
【００３８】内径50.5mmφ×外径67.5mmφ×長さ406mm
の銅製円筒状ターゲットホルダーを旋盤に取付け、その
外表面側を Al2O3砥粒を用いてサンドブラストにより荒
面加工し、表面を荒し粗面の状態にした。次にアンダー
コートとして、Ni-Al(9:1)の合金粉末をプラズマ溶射
（メトコ溶射機を使用）し、膜厚50μｍの被覆を施し
た。このプラズマ溶射は、Arガスをプラズマガスに用
い、毎分42.5リットルの流量で700A・35KV のパワーを印
加して行い、 10000〜20000 ℃のArガスプラズマによ
り、Ni-Al(9:1)の合金粉末を瞬間的に加熱し、ガスと共
にターゲットホルダーに輸送し、そこで凝集させて行っ
た。ターゲットホルダーを旋盤にて回転させながらプラ
ズマ溶射ガンを左右に動かす操作を何度も繰返してアン
ダーコートを形成した。
の銅製円筒状ターゲットホルダーを旋盤に取付け、その
外表面側を Al2O3砥粒を用いてサンドブラストにより荒
面加工し、表面を荒し粗面の状態にした。次にアンダー
コートとして、Ni-Al(9:1)の合金粉末をプラズマ溶射
（メトコ溶射機を使用）し、膜厚50μｍの被覆を施し
た。このプラズマ溶射は、Arガスをプラズマガスに用
い、毎分42.5リットルの流量で700A・35KV のパワーを印
加して行い、 10000〜20000 ℃のArガスプラズマによ
り、Ni-Al(9:1)の合金粉末を瞬間的に加熱し、ガスと共
にターゲットホルダーに輸送し、そこで凝集させて行っ
た。ターゲットホルダーを旋盤にて回転させながらプラ
ズマ溶射ガンを左右に動かす操作を何度も繰返してアン
ダーコートを形成した。
【００３９】次に、上述のZrB2粉末を用いて、同様のプ
ラズマ溶射法によって最終厚み 3mmのZrB2を被覆した回
転カソードターゲットを得た。このようにして得られた
ZrB2製回転カソードターゲットをマグネトロンスパッタ
装置に装填しガラス基板上にZrBxOy膜（Zr:B:O=1:2:5
（原子比））を形成した。形成条件はAr＋O2の混合雰囲
気中で 1×10-3〜 1×10-2Torr程度の真空中でスパッタ
し、1000Åの透明な非晶質酸化物膜を得た。
ラズマ溶射法によって最終厚み 3mmのZrB2を被覆した回
転カソードターゲットを得た。このようにして得られた
ZrB2製回転カソードターゲットをマグネトロンスパッタ
装置に装填しガラス基板上にZrBxOy膜（Zr:B:O=1:2:5
（原子比））を形成した。形成条件はAr＋O2の混合雰囲
気中で 1×10-3〜 1×10-2Torr程度の真空中でスパッタ
し、1000Åの透明な非晶質酸化物膜を得た。
【００４０】上記ターゲットは従来の窯業的手法により
セラミックスを作りそれをターゲットホルダーにはりつ
けたプレーナ型ターゲットと比較し熱ショックによる破
損に対し強固であった。上記の従来法ではスパッタ電力
が2.5KW 程度でクラックが入り一部剥離を起すが、本発
明の回転カソードでは5KW でも何らクラックは認められ
ず、アーキングも発生せず安定して成膜でき、従来の方
法で25Å／sec の成膜速度が約４倍の 100Å／sec の高
速成膜速度が得られた。
セラミックスを作りそれをターゲットホルダーにはりつ
けたプレーナ型ターゲットと比較し熱ショックによる破
損に対し強固であった。上記の従来法ではスパッタ電力
が2.5KW 程度でクラックが入り一部剥離を起すが、本発
明の回転カソードでは5KW でも何らクラックは認められ
ず、アーキングも発生せず安定して成膜でき、従来の方
法で25Å／sec の成膜速度が約４倍の 100Å／sec の高
速成膜速度が得られた。
【００４１】［実施例２］（アンダーコート１層、Arガ
スプラズマの例） 溶射用セラミックス粉末原料としてZrO2,SiO2,カーボン
粉末の混合物を、非酸化雰囲気中で、高温で反応させて
塊状の焼結物を得た。この塊状粉末を粉砕分級し純度9
9.5％の75〜20μｍ粒径の ZrSi2粉末を得た。この粉末
を用いて実施例１と同様にして回転ターゲットを作製
し、マグネトロンスパッタ装置で成膜した。その結果10
00Åの厚さのZrSixOy(Zr:Si:O=1:2:6(原子比））の透明
な薄膜を得た。実施例１のZrB2ターゲットの場合と同様
に従来の窯業的手法によるプレーナターゲットと比べ約
４倍の成膜速度が得られ、パワーアップしても何ら破損
は認められなかった。
スプラズマの例） 溶射用セラミックス粉末原料としてZrO2,SiO2,カーボン
粉末の混合物を、非酸化雰囲気中で、高温で反応させて
塊状の焼結物を得た。この塊状粉末を粉砕分級し純度9
9.5％の75〜20μｍ粒径の ZrSi2粉末を得た。この粉末
を用いて実施例１と同様にして回転ターゲットを作製
し、マグネトロンスパッタ装置で成膜した。その結果10
00Åの厚さのZrSixOy(Zr:Si:O=1:2:6(原子比））の透明
な薄膜を得た。実施例１のZrB2ターゲットの場合と同様
に従来の窯業的手法によるプレーナターゲットと比べ約
４倍の成膜速度が得られ、パワーアップしても何ら破損
は認められなかった。
【００４２】［実施例３］（アンダーコート１層、Arガ
スプラズマの例） 溶射用原料としてZrO2,SiO2,B2O3およびカーボン粉末の
混合物を、非酸化雰囲気中で、高温で反応させて塊状の
焼結物を得た。この塊状粉末を粉砕分級し純度99.5％で
75〜20μｍ粒径のZr-B-Si(原子比で1:1:8 ）の粉末を得
た。この粉末を用いて実施例１と同様にして回転ターゲ
ットを作製し、スパッタ装置で成膜した。その結果1000
Åの厚さの ZrBxSiyOz膜（Zr:B:Si:O=1:1:8:18.5（原子
比））の透明な薄膜を得た。実施例１や実施例２のZrB2
やZrSi2 ターゲットの場合と同様に焼結体を接合したプ
レーナ型ターゲットと比べ約 3.5倍の成膜速度が得られ
パワーアップしても亀裂や破損は全く認められず、安定
して高速成膜ができた。
スプラズマの例） 溶射用原料としてZrO2,SiO2,B2O3およびカーボン粉末の
混合物を、非酸化雰囲気中で、高温で反応させて塊状の
焼結物を得た。この塊状粉末を粉砕分級し純度99.5％で
75〜20μｍ粒径のZr-B-Si(原子比で1:1:8 ）の粉末を得
た。この粉末を用いて実施例１と同様にして回転ターゲ
ットを作製し、スパッタ装置で成膜した。その結果1000
Åの厚さの ZrBxSiyOz膜（Zr:B:Si:O=1:1:8:18.5（原子
比））の透明な薄膜を得た。実施例１や実施例２のZrB2
やZrSi2 ターゲットの場合と同様に焼結体を接合したプ
レーナ型ターゲットと比べ約 3.5倍の成膜速度が得られ
パワーアップしても亀裂や破損は全く認められず、安定
して高速成膜ができた。
【００４３】［実施例４］（アンダーコート２層、Arガ
スシールド雰囲気の例） 溶射用セラミックス粉末原料として ZrO2, B2O3 および
カーボンの混合物を非酸化雰囲気下の高温で反応させて
塊状の焼結物を得た。この塊状粉末を粉砕分級して99.5
％純度の45〜20μｍ粒径のZrB2粉末を得た。
スシールド雰囲気の例） 溶射用セラミックス粉末原料として ZrO2, B2O3 および
カーボンの混合物を非酸化雰囲気下の高温で反応させて
塊状の焼結物を得た。この塊状粉末を粉砕分級して99.5
％純度の45〜20μｍ粒径のZrB2粉末を得た。
【００４４】内径50.5mmφ×外径67.5mmφ×長さ406mm
の銅製円筒状ターゲットホルダーを旋盤に取付け、その
外表面側をネジ状に加工しさらに Al2O3砥粒を用いてサ
ンドブラストにより表面を荒し粗面の状態にした。次に
アンダーコートとして、Ni-Al(配合重量比 8:2）の合金
粉末をArガスシールド雰囲気下でプラズマ溶射（メトコ
溶射機を使用）し、膜厚50μｍの被覆を施した。さらに
この上にZrB2の熱膨張係数に近似したMo金属粉末をArガ
スシールド雰囲気下でプラズマ溶射し膜厚50μｍの被覆
を得た。
の銅製円筒状ターゲットホルダーを旋盤に取付け、その
外表面側をネジ状に加工しさらに Al2O3砥粒を用いてサ
ンドブラストにより表面を荒し粗面の状態にした。次に
アンダーコートとして、Ni-Al(配合重量比 8:2）の合金
粉末をArガスシールド雰囲気下でプラズマ溶射（メトコ
溶射機を使用）し、膜厚50μｍの被覆を施した。さらに
この上にZrB2の熱膨張係数に近似したMo金属粉末をArガ
スシールド雰囲気下でプラズマ溶射し膜厚50μｍの被覆
を得た。
【００４５】このArガスシールド雰囲気下のプラズマ溶
射は、溶射ガンと円筒状ターゲットホルダーを金属製の
シールドボックスにより囲い、その中にArガスをスパイ
ラル状にフローさせた雰囲気下で行うものでArガスをプ
ラズマガスに用い、毎分42.5リットルの流量で700A・35
KVのパワーを印加して行い、10000 〜20000 ℃のArガス
プラズマにより、Ni-Al(配合重量比 8:2）の合金粉末や
Mo金属粉末を瞬間的に加熱し、ガスと共にターゲットホ
ルダーに輸送し、そこで凝集させて行った。ターゲット
ホルダーを旋盤にて回転させながらプラズマ溶射ガンを
左右に動かす操作を何度も繰返してアンダーコートを形
成した。
射は、溶射ガンと円筒状ターゲットホルダーを金属製の
シールドボックスにより囲い、その中にArガスをスパイ
ラル状にフローさせた雰囲気下で行うものでArガスをプ
ラズマガスに用い、毎分42.5リットルの流量で700A・35
KVのパワーを印加して行い、10000 〜20000 ℃のArガス
プラズマにより、Ni-Al(配合重量比 8:2）の合金粉末や
Mo金属粉末を瞬間的に加熱し、ガスと共にターゲットホ
ルダーに輸送し、そこで凝集させて行った。ターゲット
ホルダーを旋盤にて回転させながらプラズマ溶射ガンを
左右に動かす操作を何度も繰返してアンダーコートを形
成した。
【００４６】次に、上述のZrB2粉末を用いて、同様のプ
ラズマ溶射法によって最終厚み 3mmのZrB2を被覆した回
転カソードターゲットを得た。セラミックスターゲット
層の密度は90％相対密度になっていた。またセラミック
ス層中のO2含有量は 1.1wt％であった。
ラズマ溶射法によって最終厚み 3mmのZrB2を被覆した回
転カソードターゲットを得た。セラミックスターゲット
層の密度は90％相対密度になっていた。またセラミック
ス層中のO2含有量は 1.1wt％であった。
【００４７】このようにして得られたZrB2製回転カソー
ドターゲットをマグネトロンスパッタ装置に装填しガラ
ス基板上にZrBxOy膜（Zr:B:O=1:2:5（原子比））を形成
した。形成条件はAr＋O2の混合雰囲気中で 1×10-3〜 1
×10-2Torr程度の真空中でスパッタし、1000Åの透明な
非晶質酸化物膜を得た。この非晶質膜の化学組成Zr/B比
はターゲットの化学組成Zr/B比と同一組成であった。
ドターゲットをマグネトロンスパッタ装置に装填しガラ
ス基板上にZrBxOy膜（Zr:B:O=1:2:5（原子比））を形成
した。形成条件はAr＋O2の混合雰囲気中で 1×10-3〜 1
×10-2Torr程度の真空中でスパッタし、1000Åの透明な
非晶質酸化物膜を得た。この非晶質膜の化学組成Zr/B比
はターゲットの化学組成Zr/B比と同一組成であった。
【００４８】上記ターゲットは従来の窯業的手法により
セラミックスを作りそれをターゲットホルダーにはりつ
けたプレーナ型ターゲットと比較し熱ショックによる破
損に対し強固であった。上記の従来法ではスパッタ電力
が2.5KW 程度でクラックが入り一部剥離を起すが、本発
明の回転カソードでは5KW でも何らクラックは認められ
ず、アーキングも発生せず安定して成膜でき、従来の方
法で25Å／sec の成膜速度が約４倍の 100Å／sec の高
速成膜速度が得られた。
セラミックスを作りそれをターゲットホルダーにはりつ
けたプレーナ型ターゲットと比較し熱ショックによる破
損に対し強固であった。上記の従来法ではスパッタ電力
が2.5KW 程度でクラックが入り一部剥離を起すが、本発
明の回転カソードでは5KW でも何らクラックは認められ
ず、アーキングも発生せず安定して成膜でき、従来の方
法で25Å／sec の成膜速度が約４倍の 100Å／sec の高
速成膜速度が得られた。
【００４９】［実施例５］（アンダーコート２層、Arガ
スシールド雰囲気の例） 溶射用セラミックス粉末原料としてZrO2,SiO2,カーボン
粉末の混合物を非酸化雰囲気下で、高温で反応させて塊
状の焼結物を得た。この塊状粉末を粉砕分級し純度99.5
％の75〜20μｍ粒径のZrSi2 粉末を得た。ZrB2粉末の代
りにこの粉末を用い、またMo金属粉末の代りにTi金属粉
末を用いたこと以外は実施例４と同様にして回転ターゲ
ットを作製した。そのセラミックス層の相対密度は92％
でO2含有量は 0.9wt％であった。
スシールド雰囲気の例） 溶射用セラミックス粉末原料としてZrO2,SiO2,カーボン
粉末の混合物を非酸化雰囲気下で、高温で反応させて塊
状の焼結物を得た。この塊状粉末を粉砕分級し純度99.5
％の75〜20μｍ粒径のZrSi2 粉末を得た。ZrB2粉末の代
りにこの粉末を用い、またMo金属粉末の代りにTi金属粉
末を用いたこと以外は実施例４と同様にして回転ターゲ
ットを作製した。そのセラミックス層の相対密度は92％
でO2含有量は 0.9wt％であった。
【００５０】そしてこの回転ターゲットを用い、マグネ
トロンスパッタ装置で成膜した。その結果1000Åの厚さ
のZrSixOy(Zr:Si:O=1:2:6(原子比））の透明な薄膜を得
た。実施例４のZrB2ターゲットの場合と同様にターゲッ
トの化学組成の変化もなく、従来の窯業的手法によるプ
レーナターゲットと比べ約４倍の成膜速度が得られ、パ
ワーアップしても何ら破損は認められなかった。
トロンスパッタ装置で成膜した。その結果1000Åの厚さ
のZrSixOy(Zr:Si:O=1:2:6(原子比））の透明な薄膜を得
た。実施例４のZrB2ターゲットの場合と同様にターゲッ
トの化学組成の変化もなく、従来の窯業的手法によるプ
レーナターゲットと比べ約４倍の成膜速度が得られ、パ
ワーアップしても何ら破損は認められなかった。
【００５１】［実施例６］（アンダーコート２層、Arガ
スシールド雰囲気の例） 溶射用原料としてZrO2,SiO2,B2O3およびカーボン粉末の
混合物を非酸化雰囲気下の高温で反応させて塊状の焼結
物を得た。この塊状粉末を粉砕分級し純度99.5％で75〜
20μｍ粒径のZr-B-Si(原子比で1:1:8 ）の粉末を得た。
この粉末を用いたこと以外は実施例４と同様にして回転
ターゲットを作製した。そのセラミックス層の相対密度
は91.5％でO2含有量は0.85wt％であった。
スシールド雰囲気の例） 溶射用原料としてZrO2,SiO2,B2O3およびカーボン粉末の
混合物を非酸化雰囲気下の高温で反応させて塊状の焼結
物を得た。この塊状粉末を粉砕分級し純度99.5％で75〜
20μｍ粒径のZr-B-Si(原子比で1:1:8 ）の粉末を得た。
この粉末を用いたこと以外は実施例４と同様にして回転
ターゲットを作製した。そのセラミックス層の相対密度
は91.5％でO2含有量は0.85wt％であった。
【００５２】そしてこの回転ターゲットを用い、スパッ
タ装置で成膜した。その結果1000Åの厚さの ZrBxSiyOz
膜（Zr:B:Si:O=1:1:8:18.5（原子比））の透明な薄膜を
得た。実施例４や５のZrB2やZrSi2 ターゲットの場合と
同様にターゲットの化学組成の変化もなく、従来の焼結
体を接合したプレーナ型ターゲットと比べ約 3.5倍の成
膜速度が得られパワーアップしても亀裂や破損は全く認
められず、安定して高速成膜ができた。
タ装置で成膜した。その結果1000Åの厚さの ZrBxSiyOz
膜（Zr:B:Si:O=1:1:8:18.5（原子比））の透明な薄膜を
得た。実施例４や５のZrB2やZrSi2 ターゲットの場合と
同様にターゲットの化学組成の変化もなく、従来の焼結
体を接合したプレーナ型ターゲットと比べ約 3.5倍の成
膜速度が得られパワーアップしても亀裂や破損は全く認
められず、安定して高速成膜ができた。
【００５３】
【発明の効果】本発明の方法によればターゲットを溶射
法を用いて作成するので、従来のセラミックス製造設備
を必要とせず、また加工接合工程なしに容易に低コスト
で短時間に作成でき、多くの無機質材料に対して適用す
ることができる。特にセラミックス化が困難な高融点物
質や高融点金属は粉末状の方が廉価であり、このような
物質をターゲットとする場合に特に効果的である。
法を用いて作成するので、従来のセラミックス製造設備
を必要とせず、また加工接合工程なしに容易に低コスト
で短時間に作成でき、多くの無機質材料に対して適用す
ることができる。特にセラミックス化が困難な高融点物
質や高融点金属は粉末状の方が廉価であり、このような
物質をターゲットとする場合に特に効果的である。
【００５４】また、本発明の製造方法において非酸化雰
囲気でセラミックス層を形成する場合には、酸化しやす
い金属や二成分系以上の化合物をターゲットにする際、
化学組成の変化もなく均質なターゲットを形成できる。
囲気でセラミックス層を形成する場合には、酸化しやす
い金属や二成分系以上の化合物をターゲットにする際、
化学組成の変化もなく均質なターゲットを形成できる。
【００５５】また、本発明を従来のプレーナ型ターゲッ
トに用いればターゲットとターゲットホルダーとのボン
ディングも不用で、容易にターゲットが製造でき、また
侵食部分の再生も可能である。
トに用いればターゲットとターゲットホルダーとのボン
ディングも不用で、容易にターゲットが製造でき、また
侵食部分の再生も可能である。
【００５６】本発明の回転カソードターゲットを用いれ
ば、スパッタ時の冷却効率も高く、スパッタパワーを高
くしてもターゲットの亀裂や破損がないため、低温で安
定して高速成膜が可能となり、建築用や自動車用の大面
積ガラスの生産性が著しく向上しターゲット使用効率も
高くなるなど工業的価値は多大である。
ば、スパッタ時の冷却効率も高く、スパッタパワーを高
くしてもターゲットの亀裂や破損がないため、低温で安
定して高速成膜が可能となり、建築用や自動車用の大面
積ガラスの生産性が著しく向上しターゲット使用効率も
高くなるなど工業的価値は多大である。
【００５７】本発明によれば高耐久性を有するとともに
BまたはかつSiの添加量により屈折率を制御できる光学
設計の自由度も併せもつ薄膜が提供できる。本発明の非
晶質酸化物膜は高耐擦傷性および高耐摩耗性、高化学的
耐久性を有するので各種物品のオーバーコートとして広
く用いることができる。例えば建築用や車両用等の熱線
反射ガラス、バーコードリーダーの読取り部の保護板等
や反射防止膜、眼鏡用レンズなどの最外層に最適であ
る。また機械要素の用途も広く摺動部材のコート材にも
使用できる。
BまたはかつSiの添加量により屈折率を制御できる光学
設計の自由度も併せもつ薄膜が提供できる。本発明の非
晶質酸化物膜は高耐擦傷性および高耐摩耗性、高化学的
耐久性を有するので各種物品のオーバーコートとして広
く用いることができる。例えば建築用や車両用等の熱線
反射ガラス、バーコードリーダーの読取り部の保護板等
や反射防止膜、眼鏡用レンズなどの最外層に最適であ
る。また機械要素の用途も広く摺動部材のコート材にも
使用できる。
Claims (10)
- 【請求項１】円筒状ターゲットホルダーの外表面に、ス
パッタすべきターゲットとなるセラミックス層を形成す
るセラミックス回転カソードターゲットの製造方法にお
いて、円筒状ターゲットホルダーの外表面を荒面加工し
た後、その外表面上に、前記セラミックス層の熱膨張係
数と前記ターゲットホルダーの熱膨張係数との中間の熱
膨張係数を有する金属または合金からなる層、または、
前記セラミックス層の熱膨張係数に近似した熱膨張係数
を有する金属または合金からなる層、のいずれか１層ま
たは少なくともこれら２層をアンダーコートとして形成
し、次いで、セラミックス粉末を高温ガス中で半溶融状
態にしつつこのガスにより前記アンダーコート上に輸送
して付着させ、前記セラミックス層を形成することを特
徴とするセラミックス回転カソードターゲットの製造方
法。 - 【請求項２】セラミックス粉末が、Zr,Ti,Ta,Hf,Mo,W,N
b,Sn,La,In,Cr のうち少なくとも１種と、B(ホウ素),Si
( ケイ素),O(酸素）のうち少なくとも１種とを主成分と
する粉末である請求項１のセラミックス回転カソードタ
ーゲットの製造方法。 - 【請求項３】セラミックス粉末をプラズマ溶射法により
ターゲットホルダーに付着させてセラミックス層を形成
する請求項１または２のセラミックス回転カソードター
ゲットの製造方法。 - 【請求項４】アンダーコートをプラズマ溶射法により形
成する請求項１〜３いずれか１項のセラミックス回転カ
ソードターゲットの製造方法。 - 【請求項５】セラミックス粉末を非酸化雰囲気下での高
温ガス中で半溶融状態にしつつこのガスにより前記アン
ダーコート上に輸送して付着させ、スパッタすべきター
ゲットとなるセラミックス層を形成することを特徴とす
る請求項１〜４いずれか１項のセラミックス回転カソー
ドターゲットの製造方法。 - 【請求項６】セラミックス粉末を非酸化雰囲気下でのプ
ラズマ溶射法によりターゲットホルダーに付着させてセ
ラミックス層を形成する請求項１〜５いずれか１項のセ
ラミックス回転カソードターゲットの製造方法。 - 【請求項７】アンダーコートを非酸化雰囲気下でのプラ
ズマ溶射法により形成する請求項１〜６いずれか１項の
セラミックス回転カソードターゲットの製造方法。 - 【請求項８】円筒状ターゲットホルダーの外表面上に、
スパッタすべきターゲットとなるセラミックス層が形成
されてなるセラミックス回転カソードターゲットにおい
て、前記セラミックス層の熱膨張係数と前記ターゲット
ホルダーの熱膨張係数との中間の熱膨張係数を有する金
属または合金からなる層、または、前記セラミックス層
の熱膨張係数に近似した熱膨張係数を有する金属または
合金からなる層、のいずれか１層または少なくともこれ
ら２層が、前記セラミックス層と前記ターゲットホルダ
ーとの間にアンダーコートとして形成されてなることを
特徴とするセラミックス回転カソードターゲット。 - 【請求項９】セラミックス層が、Zr,Ti,Ta,Hf,Mo,W,Nb,
Sn,La,In,Cr のうち少なくとも１種と、B(ホウ素),Si(
ケイ素),O(酸素）のうち少なくとも１種とを主成分とす
る請求項８のセラミックス回転カソードターゲット。 - 【請求項１０】請求項８または９のセラミックス回転カ
ソードターゲットをスパッタすることにより膜を形成す
ることを特徴とするスパッタによる成膜法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25054392A JP3651909B2 (ja) | 1991-08-28 | 1992-08-26 | セラミックス回転カソードターゲットおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24255791 | 1991-08-28 | ||
| JP3-242557 | 1991-12-13 | ||
| JP35225691 | 1991-12-13 | ||
| JP3-352256 | 1991-12-13 | ||
| JP25054392A JP3651909B2 (ja) | 1991-08-28 | 1992-08-26 | セラミックス回転カソードターゲットおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05214525A true JPH05214525A (ja) | 1993-08-24 |
| JP3651909B2 JP3651909B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=27333054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25054392A Expired - Fee Related JP3651909B2 (ja) | 1991-08-28 | 1992-08-26 | セラミックス回転カソードターゲットおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3651909B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997008359A1 (fr) * | 1995-08-23 | 1997-03-06 | Asahi Glass Company Ltd. | Cible, son procede de production et procede de formation d'une couche tres refringente |
| WO2002020866A1 (fr) * | 2000-09-08 | 2002-03-14 | Asahi Glass Company, Limited | Cible cylindrique et procede de fabrication de ladite cible |
| JP2002155356A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-05-31 | Asahi Glass Co Ltd | 円筒状ターゲット及びその製造方法 |
| JP2008038250A (ja) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Samsung Corning Co Ltd | 回転式ターゲットアセンブリ |
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| USRE43817E1 (en) | 2004-07-12 | 2012-11-20 | Cardinal Cg Company | Low-maintenance coatings |
| US9738967B2 (en) | 2006-07-12 | 2017-08-22 | Cardinal Cg Company | Sputtering apparatus including target mounting and control |
| CN109352153A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-02-19 | 烟台首钢磁性材料股份有限公司 | 一种用于形成稀土金属靶材的制备装置及制备方法 |
| US10604442B2 (en) | 2016-11-17 | 2020-03-31 | Cardinal Cg Company | Static-dissipative coating technology |
-
1992
- 1992-08-26 JP JP25054392A patent/JP3651909B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| USRE44155E1 (en) | 2004-07-12 | 2013-04-16 | Cardinal Cg Company | Low-maintenance coatings |
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| CN109352153A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-02-19 | 烟台首钢磁性材料股份有限公司 | 一种用于形成稀土金属靶材的制备装置及制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3651909B2 (ja) | 2005-05-25 |
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