JPH08170170A - スパッタリングターゲット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低融点金属等の接合材料を用いてターゲット部
材とバッキングプレートとを接合したスパッタリングタ
ーゲットにおいて、ターゲット部材の接合面とバッキン
グプレート接合面とが実質的に平行に保たれ、同一形
状、同一材料のターゲットに対して放電電圧が一定とな
り、ターゲットの使用時間の経過にともなう偏磨耗の発
生を抑止できるスパッタリングターゲットを提供するこ
とにある。 【構成】ターゲット部材とバッキングプレートとの間に
介在物を挟持させ、これらを金属接合材料で接合したス
パッタリングターゲット

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリングにより
薄膜を作製する際に使用されるスパッタリングターゲッ
トに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリングによる成膜方法は、膜の
付着力が強い、膜厚の制御が容易である、合金の薄膜化
における再現性が良い、高融点材料の薄膜化が容易であ
るなどの特徴を有する為、液晶ディスプレイ用の透明導
電膜、ハ−ドディスクの記録層、半導体メモリーの配線
材料等の広い分野で使用されている。

【０００３】このような成膜方法に用いるスパッタリン
グターゲットは、ターゲット部材とバッキングプレート
との面どうしを接合して構成されている。一般に、ター
ゲット部材とバッキングプレートの接合は次のような手
順でなされている。

【０００４】即ち、ターゲット部材のバッキングプレー
トとの接合面に、金属インジウム半田等の接合材料を塗
布し、この部材を、使用する半田の融点以上に加熱して
半田を塗布するか、又は超音波を用いてターゲット部材
の接合面に直接半田を塗布する。一方、無酸素銅等から
なるバッキングプレートの接合面にも同様の処理を施す
ことで半田を塗布し、半田を塗布したバッキングプレー
トを使用された半田の融点以上に加熱して表面の半田層
を融解させた後、ターゲット部材を所定の場所へ配置し
接合面を合体して接合したものを室温まで冷却する方法
である。

【０００５】低融点金属等の接合材料を用いたターゲッ
ト部材とバッキングプレートを従来の方法により接合す
る場合、接合層の厚さの調節が困難で、各製品ターゲッ
ト毎の接合層の厚みが必ずしも一定でなく、従ってこれ
を用いてスパッタリングを行う場合、用いるターゲット
毎に放電電圧が変化するという不具合が生じる。

【０００６】さらに、ターゲット部材の接合面とバッキ
ングプレートの接合面との平行関係が保持できない場合
が多く、このようにいくらかでも両面の間隔の異なるタ
ーゲットを用いると、スパッタリング時間の経過にとも
ないターゲットのスパッタリング面に偏磨耗が生じる結
果となり好ましくない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、低融
点金属等の接合材料を用いてターゲット部材とバッキン
グプレートを接合したスパッタリングターゲットにおい
て、両者の接合層の厚さが一定、即ち、ターゲット部材
の接合面とバッキングプレートの接合面が実質的に平行
に保たれたスパッタリングターゲットを提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記問題点
を解決すべく鋭意検討を行った結果、ターゲット部材の
接合面とバッキングプレートの接合面との間にある種の
スペーサーを挟持させて接合したスパッタリングターゲ
ットは前記課題を解決できることを見出し本発明を完成
した。

【０００９】即ち本発明は、ターゲット部材とバッキン
グプレートとの間に介在物を挟持させ、これらを金属接
合材料で接合したスパッタリングターゲット関する。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。図１は本
発明の一実施態様のスパッタリングターゲットの中心部
の断面を示す図で、図中１はターゲット部材、２は本発
明を特徴づけるスペーサーで本図では球状物を示した。
３は接合材層、４はバッキングプレートを夫々示す。

【００１１】本発明のターゲット部材は、一般に用いる
例えば、クロム、チタン、アルミニウム、ＩＴＯ（Ｉｎ
−Ｓｎ系）等で形成されたものである。又、バッキング
プレートは銅、好ましくは無酸素銅、チタン、ステンレ
ススチール等の通常用いられるプレートである。これら
の部材およびプレートは一般には上下面が実質的に平行
な板状物で、円形板、角形板等のものである。

【００１２】本発明で用いるスペーサーは、銅、真鍮、
ステンレススチール、ニッケル等で構成され、導電性の
材質で構成されたものが好ましく、その形状は、球状、
台状、棒状、ワイヤー状、シート（箔）状のものが用い
られる。用いるスペーサーは、接合部に於いてターゲッ
ト部材面とバッキングプレート面とに実質的に接触する
部分の径、高さ、厚さが実質的に一定のもので、これら
スペーサー、ターゲット部材およびバッキングプレート
を接合する接合材料は通常用いられる比較的低融点の半
田、例えばインジウム半田等が用いられる。

【００１３】本発明のスパッタリングターゲットは、上
記のようにスペーサーを介してターゲット部材およびバ
ッキングプレートが接合したものであるが、この接合部
分の厚さ（相対するターゲット部材面とバッキングプレ
ート面との間隔）は２ｍｍ以下であることが好ましい。
スペーサーの厚さを２ｍｍより大にすると、接合材料か
らなる接合層の持つ抵抗が大きくなり、スパッタリング
時の放電電圧が不必要に高くなる弊害を招く。従って、
接合層の抵抗の増加を抑制する上で、スペーサーの厚さ
を１ｍｍ以下にすることがさらに好ましい。より好まし
くはスペーサーの厚さを０. ５ｍｍ以下にすることであ
る。しかし、スパッタリングターゲットの強度の面から
は前記した間隔は上記範囲以下で少なくとも０．０１ｍ
ｍが好ましい。

【００１４】又、接合面積中に占めるスペーサー面積の
割合は３０％以下であることが好ましい。この割合が３
０％を越えるとスペーサーの材質によっては、ターゲッ
トの冷却効果を損なう恐れがあるからである。さらに、
ターゲット部材とバッキングプレートとの接合部分の面
積割合（ボンディング率）はこれらが重複する面積の５
０％以上であることが、これを用いたスパッタリング時
の冷却効果を保つ上で好ましい。

【００１５】次に本発明の製造方法について詳述する。

【００１６】所定の形状に加工し表面を洗浄して得られ
たターゲット部材および、同じく洗浄処理を施したバッ
キングプレートの接合面に、金属インジウム半田等の接
合材料を塗布する。この際、ターゲット部材が直接接合
材料が溶着しない材料で構成されている場合には、予め
ターゲット部材の接合面に接合材料との濡れ性に優れた
銅、ニッケル等の薄膜層を、スパッタリング法、メッキ
法等により形成した後、このターゲット部材を使用する
接合材料の融点以上に加熱して接合材料を塗布するか、
あるいは超音波を用いてターゲット部材の接合面に直接
接合材料を塗布する。

【００１７】一方バッキングプレートの素材として接合
材料との濡れ性の悪い材料を用いた場合にも同様の処理
を施すことで接合材料を塗布する。又、接合材料を塗布
する前に、接合面以外の部分を接合材料での汚染を防止
するため、必要に応じてポリアミドテープ等を用いて接
合材料の不要部分にマスキング処理を施すことが好まし
い。

【００１８】次に、接合材料を塗布したバッキングプレ
ートを、使用された接合材料の融点以上に加熱して表面
の接合材料層を融解させた後、厚さ又は径が実質的に等
しいスペーサーをその表面に配置し、ターゲット部材と
バッキングプレートを接合した後、室温まで冷却してタ
ーゲットとする。

【００１９】例えば本発明のスペーサーに金属球を用い
た場合にはバッキングプレート上に塗布された接合材料
中に金属球を埋設しても良いし、予め金属球を混入させ
た接合材料を接合面に塗布しても良い。ここで用いる金
属球は、実質的に径が一定（ターゲット部材とバッキン
グプレートとの接合部の厚さに相当する）の金属球を複
数個（少なくとも３個）接合面にほぼ均等に分布する状
態に配することが接合部の平行面を保持する上で好まし
い。

【００２０】又、本発明のスペーサーに金属棒を用いた
場合には、同じく実質的に径が一定の金属棒を複数個
（少なくとも２個）接合面に適当な間隔をおいて配する
ことが好ましい。又、同じく金属箔を用いた場合には、
バッキングプレート上に塗布された接合材料中にこれを
埋設して用いることもできる。

【００２１】このようにして得られたスパッタリングタ
ーゲットは、ターゲット部材とバッキングプレートとの
接合部の両者の面がほぼ平行に保たれており、これを用
いたスパッタリングに於いて、ターゲット間の放電電圧
のばらつきが小さく、且つ偏磨耗の起きないという特徴
を有する。

【００２２】なお、本発明の構成は、複数のターゲット
部材を１枚のバッキングプレート上に接合した分割ター
ゲットにおいても有効である。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例をもって更に詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００２４】実施例１ 直径３ｉｎ、厚さ６ｍｍで密度６．９ｇ／ｃｍ³のＩＴ
Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ，ＳｎＯ₂＝１
０重量％）からなるターゲット部材をエタノール中で１
０分間超音波洗浄した後更に純水中で１０分間超音波洗
浄しその後自然乾燥させた。乾燥終了後、ターゲット部
材をスパッタリング装置内に入れ、ＤＣスパッタリング
によりターゲット部材の接合面に銅薄膜を約２００ｎｍ
積層した。その後このターゲット部材の接合面の周囲の
側面にポリアミドテープによりマスキングを施し、接合
面を上向きにして２００℃に設定したホットプレート上
に設置し、銅薄膜を積層した接合面全体にインジウム半
田を厚みが約０．２ｍｍとなるように塗布した。

【００２５】次にエタノールおよび純水による超音波洗
浄と自然乾燥を施した無酸素銅製のバッキングプレート
にも、同様に半田の不要な部分にマスキング処理をした
後接合面を上向きにして２００℃に設定したホットプレ
ート上に設置し、その接合面全体にインジウム半田を厚
みが約０．２ｍｍとなるように塗布した。

【００２６】次に、インジウム半田を塗布したバッキン
グプレート上に、直径０．２ｍｍで真鍮製のワイヤー
（棒）２本を図２のように３cm間隔でほぼ平行になるよ
うに配置した。その後、ターゲット部材とバッキングプ
レートをワイヤー上を滑らせながら所定の位置に配置
し、室温まで放置冷却した。冷却終了後、接合部からは
み出たワイヤーを切断しＩＴＯスパッタリングターゲッ
トを得た。得られたスパッタリングターゲットの接合層
の厚さは、ターゲットの周囲全ての位置で測定した結果
０．２ｍｍであった。このこののボンディング率は９７
％であった。又、同様の方法で１０枚のターゲット部材
をバッキングプレートに接合したところ、全てのターゲ
ットの接合部の厚さが０．２ｍｍであった。

【００２７】これらのＩＴＯターゲットを下記の条件で
スパッタリングしたところ、使用初期での放電電圧は、
いずれのターゲットに於いても４００［Ｖ］であった。
又、使用時間の増加に伴うターゲットの偏磨耗は観察さ
れなかった。

【００２８】到達真空度：４．０Ｅ−４［Ｐａ］、スパ
ッタリングガス：Ａｒ，Ｏ₂、酸素濃度：２．５％、ガ
ス圧：１［Ｐａ］、ＤＣ電力＝１２０［Ｗ］ 実施例２ 直径４ｉｎ、厚さ５ｍｍで密度７．１４ｇ／ｃｍ³のＣ
ｒターゲット部材を実施例１と同様に洗浄し乾燥させ
た。乾燥終了後、電解メッキによりターゲット部材の接
合面にニッケル膜を約３μｍ積層した。その後このター
ゲット部材の接合面の周囲の側面にポリアミドテープに
よりマスキングを施してからボンディング面を上向きに
して２００℃に設定したホットプレート上に設置し、ニ
ッケル薄膜を積層した接合面全体にインジウム半田を厚
みが約０．２ｍｍとなるように塗布した。

【００２９】次にエタノールおよび純水による超音波洗
浄と、自然乾燥を施した無酸素銅製のバッキングプレー
トにも同様に半田の不要な部分にマスキング処理をした
後接合面を上向きにして２００℃に設定したホットプレ
ート上に設置し、その接合面全体にインジウム半田を厚
みが約０．２ｍｍとなるように塗布した。

【００３０】次に、インジウム半田を塗布したバッキン
グプレート上に幅０．５ｃｍ、長さ４ｃｍ、厚さ０．２
ｍｍで銅箔２枚を図３のように４cm間隔でほぼ平行にな
るように配置した。その後、Ｃｒターゲット部材をバッ
キングプレート上の所定の位置に配置し、室温まで放置
冷却してＣｒスパッタリングターゲットを得た。得られ
たスパッタリングターゲットの接合層の厚さを測定した
ところ、ターゲットの周囲全ての位置で０．２ｍｍであ
った。このもののボンディング率は８５％であった。
又、同様の方法で１０枚のターゲット部材をバッキング
プレートに接合したところ、全てのターゲットの接合部
の厚さが０．２ｍｍであった。。

【００３１】これらのＣｒターゲットを下記の条件でス
パッタリングしたところ，使用初期での放電電圧は、い
ずれのターゲットに於いても４１５［Ｖ］であった。
又、使用時間の増加に伴うターゲットの偏磨耗は観察さ
れなかった。

【００３２】到達真空度：５．０Ｅ−４［Ｐａ］、スパ
ッタリングガス：Ａｒ、ガス圧：０．５［Ｐａ］、ＤＣ
電力＝２５０［Ｗ］ 実施例３ 縦５ｉｎ、横７ｉｎ、厚さ６ｍｍで密度６．５ｇ／ｃｍ
³のＩＴＯ（ＳｎＯ₂＝１０重量％）ターゲット部材を実
施例１と同様に洗浄し乾燥させた。乾燥終了後、ターゲ
ット部材をスパッタリング装置内に入れ、ＤＣスパッタ
リングによりターゲット部材の接合面に銅薄膜を約２０
０ｎｍ積層した。その後このターゲット部材の接合面の
周囲の側面にポリアミドテープによりマスキングを施し
てからボンディング面を上向きにして２００℃に設定し
たホットプレート上に設置し、銅薄膜を積層した接合面
全体にインジウム半田を厚みが約０．２ｍｍとなるよう
に塗布した。

【００３３】次にエタノールおよび純水による超音波洗
浄と、自然乾燥を施した無酸素銅製のバッキングプレー
トにも同様に半田の不要な部分にマスキング処理をした
後接合面を上向きにして２００℃に設定したホットプレ
ート上に設置し、その接合面全体に直径０．２ｍｍのス
テンレス製の球を１容量％混入させたインジウム半田を
図４に示すようにその厚みが約０．２ｍｍとなるように
塗布した。

【００３４】次に、ＩＴＯターゲット部材をバッキング
プレート上の所定の位置に配置し、室温まで放置冷却
し、ＩＴＯスパッタリングターゲットを得た。得られた
スパッタリングターゲットの接合層の厚さを測定したと
ころ、ターゲットの周囲全ての位置で０．２ｍｍであっ
た。このもののボンディング率は９５％であった。又、
同様の方法で１０枚のターゲット部材をバッキングプレ
ートに接合したところ、全てのターゲットの接合部の厚
さが０．２ｍｍであった。このもののボンディング率は
９５％であった。

【００３５】これらのＩＴＯターゲットを下記の条件で
スパッタリングしたところ，使用初期での放電電圧は、
いずれのターゲットにおいても３７０［Ｖ］であった。
又、使用時間の増加に伴うターゲットの偏磨耗も観察さ
れなかった。

【００３６】到達真空度＝４．０Ｅ−４［Ｐａ］、スパ
ッタリングガス：Ａｒ，Ｏ₂、酸素濃度：２．５％、ガ
ス圧＝０．５［Ｐａ］、ＤＣ電力＝６００［Ｗ］ 比較例 接合層中にスペーサーを介在させないＩＴＯターゲット
を実施例１と同様にして作製した。得られたスパッタリ
ングターゲットの接合層の厚さを測定したところ、最小
部０．１５ｍｍ、最大部０．２５ｍｍでターゲット部材
とバッキングプレート間の平行は保持されていなかっ
た。このもののボンディング率は９７％であった。又、
同様の方法で１０枚のターゲット部材をバッキングプレ
ートに接合したところ、接合層の厚さの平均は０．１８
から０．３５ｍｍであり、接合層の厚さがターゲットに
よって異なる結果となった。

【００３７】これらのＩＴＯターゲットを実施例１で示
した条件でスパッタリングしたところ、使用初期での放
電電圧は、３６２から３７５［Ｖ］であり、ターゲット
間のばらつきが生じた。又、使用時間の増加に伴うター
ゲットの偏磨耗が一部のターゲットにおいて観察され
た。

【００３８】

【発明の効果】本発明のスパッタリングターゲットは、
接合層の厚さを規定できる他、ターゲット部材とバッキ
ングプレート間の平行を保持することができる。この結
果、同一形状、同一材料のターゲットに対して放電電圧
が一定となるほか、ターゲットの使用時間の増加に伴う
偏磨耗の発生を抑止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様のスパッタリングターゲッ
トの断面を示す図。

【図２】実施例１で用いたバッキングプレート上のスペ
ーサーの配置を示す図。

【図３】実施例２で用いたバッキングプレート上のスペ
ーサーの配置を示す図。

【図４】実施例３で用いたバッキングプレート上のスペ
ーサーの配置を示す図。

【符号の説明】

１：ターゲット部材 ２：スペーサー ３：接合材層 ４：バッキングプレート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ターゲット部材とバッキングプレートとの
   間に介在物を挟持させ、これらを金属接合材料で接合し
   たスパッタリングターゲット。
2. 【請求項２】介在物が金属の台、球、棒状物、ワイヤー
   及びシートから選ばれる１種以上である請求項１記載の
   スパッタリングターゲット。
3. 【請求項３】金属の台、球、棒状物から選ばれる１種を
   複数個挟持した請求項１又は２記載のスパッタリングタ
   ーゲット。
4. 【請求項４】バッキングプレート面とターゲット面との
   間隔が、２ｍｍ以下で少なくとも０．０１ｍｍである請
   求項１〜３いずれか記載のスパッタリングターゲット。
5. 【請求項５】バッキングプレート面とターゲット面との
   接合部分の面積が、両者の重複部分の面積の５０％以上
   である請求項１〜４いずれか記載のスパッタリングター
   ゲット。