JPH11269637A - 大型スパッタリングターゲットの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 パーティクルを異常発生しない大型スパ
ッタリングターゲットの製造方法を提供する。 【解決手段】 小さなスパッタリングターゲットをその
間隔が略１０ｍｍ以下となるように配置し、その間隔を
めがけてプラズマ溶射、あるいは溶射して、小さなスパ
ッタリングターゲットを一体化させて大型スパッタリン
グターゲットを作成するものであり、スパッタリングタ
ーゲットがセラミックスパッタリングターゲット、ある
いはモリブデンやタングステンといった高融点金属製の
スパッタリングターゲットの場合には、スパッタリング
ターゲットと同じ組成の平均粒径０．１ｍｍ以下の球状
または球形に近い粉末をプラズマ溶射して小さなスパッ
タリングターゲットを結合して一体化するものであり、
溶射する粒子速度は毎秒３００〜１２００ｍとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜の製造に使用
される大型のスパッタリングターゲットの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】乾式製膜法の一種にスパッタリングがあ
る。このスパッタリングに用いるスパッタリングターゲ
ットは、通常１片の大きさは１０００ｍｍ以下が限界と
いわれている。これは、主として製造工程上の制約から
といわれている。

【０００３】近年、製膜される対象物の大型化や、生産
性を向上させるための製膜装置の大きさよりスパッタリ
ングターゲット自体の大型化が求められてきている。特
に２０００ｍｍを越すスパッタリングターゲットの要求
が強くなり、使用されてきている。

【０００４】このような大型のスパッタリングターゲッ
トを製造する場合、単純に装置を大きくしても必ずしも
均一な製品ができるわけではない。というのは、スパッ
タリングターゲットは通常、ホットプレスやプレス後焼
結し、整形することにより得るからである。その結果、
小さなスパッタリングターゲットを貼り合せて大型スパ
ッタリングターゲットとしている。

【０００５】しかし、このようなスパッタリングターゲ
ットを用いた場合、得られる膜中にパーティクルと呼ば
れる異常が発生する場合がある。このパーティクルはス
パッタリングターゲットを張り合わせた部位に対応する
位置に多発し、問題視されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記状況に
鑑みてなされたものであり、パーティクルを異常発生し
ない大型スパッタリングターゲットの製造方法の提供を
課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、小さなスパッタリングターゲットをその隙間が略
１０ｍｍ以下となるように配置し、その隙間をめがけて
プラズマ溶射、あるいは溶射して、小さなスパッタリン
グターゲットを一体化させて大型スパッタリングターゲ
ットを作成するものであり、スパッタリングターゲット
がセラミックターゲット、あるいはモリブデンやタング
ステンといった高融点金属製のスパッタリングターゲッ
トの場合には、スパッタリングターゲットと同じ組成の
平均粒径０．１ｍｍ以下の球状または球形に近い粉末を
プラズマ溶射して小さなスパッタリングターゲットを結
合して一体化するものであり、溶射する粒子速度は毎秒
３００〜１２００ｍとする。

【０００８】また、スパッタリングターゲットが金、
銀、白金等の貴金属、ニッケル、コバルト、あるいはこ
れらの合金製の金属スパッタリングターゲットの場合に
は、金属スパッタリングターゲットと同一組成の平均粒
径０．５〜２．０ｍｍの球状または球形に近い金属粉末
を溶射して小さな金属スパッタリングターゲットを結合
して一体化するものであり、溶射する粒子速度は毎秒３
００〜１２００ｍとする。

【０００９】

【発明の実施の形態】従来、粉末溶射技術は表面に薄膜
を付着させることに使用され、耐摩耗材料等に応用され
ている。しかし、従来と同様の使用方法では、薄膜しか
形成されず、厚膜は形成できない。本発明者等は種々の
検討の結果、一定の条件下で粉末溶射法を適用すれば厚
膜の形成が可能であることを見いだし、本発明に至っ
た。

【００１０】なお、分割部分をその痕跡を残さずに溶射
粉末によって埋めることは極めて困難であるが、分割隙
間を１０ｍｍ以下とし、薄い膜を繰り返し付着させるこ
とでスパッタリングターゲット小片と近い組織の分割部
分を得ることが可能となる。

【００１１】本発明においてプラズマ溶射を用いるか通
常の溶射を用いるかは溶射する原料粉の融点による。原
料粉がセラミックス粉の場合、必然的に原料粉の融点が
高くなり、ラズマ溶射を用いることが推奨されることに
なる。原料粉が金銀等の比較的融点の低い貴金属粉の場
合にはプラズマ溶射でなくとも良い。しかし、融点が２
０００℃を越えるタングステン、モリブデン等の金属粉
を用いる場合にはプラズマ溶射が推奨される。

【００１２】スパッタリングターゲットがＩＴＯ、酸化
亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン等のセラミックスパ
ッタリングターゲットやタングステン、モリブデン等の
高融点金属スパッタリングターゲットの場合にプラズマ
溶射を用いるのは、溶射時の温度を十分に高くすること
が必要だからである。

【００１３】溶射に用いる粉末は、スパッタリングター
ゲットがＩＴＯターゲットの場合には、スパッタリング
ターゲット組成と同じＩＴＯ粉末とすることは当然であ
る。セラミックスパッタリングターゲットの場合には、
溶射する粒子の粒径が大きすぎると溶射中に溶融状態に
なりにくく、膜の形成が困難となるので、平均粒径０．
１ｍｍ以下の球状または球形に近い粒子を用いることが
推奨される。また、粒径分布は、可能な限り狭い方が均
質な製品を得易く、好ましい。

【００１４】溶射する粒子の速度は毎秒３００〜１２０
０ｍとする。溶射温度あるいは粒子速度が低い場合、粒
子表面が活性化せず、膜を形成することが不可能とな
る。逆に極度に温度が高かったり、粒子速度が速い場合
には、スパッタリングターゲットの温度が上昇し、スパ
ッタリングターゲットに割れが発生したり、スパッタリ
ングターゲットを基材に接合しているバッキングブレー
トとスパッタリングターゲットとか剥離してしまうから
である。

【００１５】スパッタリングターゲットが金、銀、白金
などの貴金属、ニッケル、コバルト、あるいはこれらの
合金などで構成された金属スパッタリングターゲットの
場合、溶射に用いる粒子が金属となり、一般に酸化物よ
り融点は低くなる。このため、概ねプラズマ溶射を使用
するに至らない。溶射時の温度は各原料金属の融点の１
／２以下の温度となるようにし、溶射粒子の速度は毎秒
３００〜１２００ｍとする。溶射温度が高すぎたり粒子
速度が速すぎると、粒子が完全に溶融してしまい、垂れ
下がって所望の部位に厚膜を形成することが不可能とな
る。極度に低い場合は付着力が低下するが、その後の使
用条件を考慮すると、粒子が付着されていれば問題とは
ならないため、表面の付着が見られる温度であれぱ使用
することが可能である。具体的には各粒子の材質と溶射
速度によるため、低温で溶射する場合には、事前に確認
することが好ましい。

【００１６】溶射に用いる粉末は、平均粒径０．５〜
２．０ｍｍの球状または球形に近い粉末とする。平均粒
径が０．５ｍｍ未満の場合、粉末の活性が強く、溶融状
態になり易く、厚い膜を形成することが困難となる。ま
た２．０ｍｍを上回ると、溶射の際、スパッタリングタ
ーゲットに与えられる衝撃が強く、スパッタリングター
ゲットの温度上昇を招き、スパッタリングターゲットの
反り、バッキングプレートからの剥離の原因となる。ま
た、粉末の粒度分布は、可能な限り狭い方が均質な製品
を得易く、好ましいのは上記セラミックスパッタリング
ターゲットと同じである。

【００１７】なお、上記各条件は、実際には粒径とのか
ねあいもあるため概略の目安としての数値であることを
明記しておく。

【００１８】

【実施例】次に実施例を用いて本発明をさらに説明す
る。

【００１９】（実施例１）１２７ｍｍ×２５０ｍｍの矩
形のＩＴＯターゲット片２枚を、１２７ｍｍ×５０７ｍ
ｍ用のバッキングブレートに７ｍｍの隙間をあけてボン
ディングし、そのバッキングブレートを立てて固定し、
平均粒径０．０８ｍｍの同一組成のＩＴＯ粉末を用いて
ブラズマ溶射を行った。粉末の粒度分布は、０．０５ｍ
ｍ以上０．１ｍｍ以下が全体の９８％であった。溶射温
度は１０００℃、粒子速度は毎秒１０００ｍとした。分
割部分の隙問に沿って溶射ガンを移動させながら、溶射
を５分問行った。溶射後のスパッタリングターゲット表
面形状は、分割部分が他の部分よりも０．３ｍｍ低くな
った。得られたスパッタリングターゲットを用いてスパ
ッタリングを行ったところ、スパッタリングは正常に実
施でき、得られた膜の膜厚分布も異常は見られなかっ
た。また、膜中のパーティクルの分布も均一で、分割部
分の影響は見られなかった。

【００２０】（実施例２）スパッタリングターゲット片
をＡＺＯとし、平均粒径０．０６ｍｍのＡＺＯ粉末を用
いた以外は実施例１と同様にして大型スパッタリングタ
ーゲットを得た。用いた粉末の粒度分布を調べたとこ
ろ、粒径０．０４〜０．８ｍｍのものが全体の９８％で
あった。

【００２１】溶射後のスパッタリングターゲット表面形
状は、分割部分が他の部分よりも０．３ｍｍ低くなっ
た。得られたスパッタリングターゲットを用いてスパッ
タリングを行ったところ、スパッタリングは正常に実施
でき、得られた膜の膜厚分布も異常は見られなかった。
また、膜中のパーティクルの分布も均一で、分割部分の
影響は見られなかった。

【００２２】（実施例３）スパッタリングターゲットを
５０％Ｐｔ−５０％Ｃｏとし、平均粒径１．Ｏｍｍの同
一組成のＰｔＣｏ合金粉末を用いて実施例と同様にして
大型スパッタリングターゲットを得た。ただし、粉末の
粒度分布は、粒径が０．５〜１．５ｍｍのものが９８％
であり、溶射温度は７００℃、粒子速度は毎秒６００ｍ
とした。

【００２３】溶射後のスパッタリングターゲット表面形
状は、分割部分が他の部分よりも０．３ｍｍ低くなっ
た。得られたスパッタリングターゲットを用いてスパッ
タリングを行ったところ、スパッタリングは正常に実施
でき、得られた膜の膜厚分布も異常は見られなかった。
また、膜中のパーティクルの分布も均一で、分割部分の
影響は見られなかった。

【００２４】（比較例１）１２７ｍｍ×２５０ｍｍの矩
形のＩＴＯターゲット片２枚を、１２７ｍｍ×５０７ｍ
ｍ用のバッキングブレートに７ｍｍの隙問をあけてボン
ディングし、そのバッキングブレートを立てて固定し、
平均粒径０．２ｍｍの同一組成のＩＴＯ粉末を用いてブ
ラズマ溶射を行った、粉末の粒度分布は、０．１ｍｍ以
上０．５ｍｍ以下が全体の９８％であった。溶射温度は
１０００℃、粒子速度は毎秒１４００ｍとした。分割部
分の隙問に沿って溶射ガンを移動させながら、溶射を５
分間行った。溶射中にターゲットの割れ、バッキングブ
レートとターゲットの界面での剥離が生じ、スパッタリ
ングに供することが不可能であった。

【００２５】（比較例２）ＩＴＯターゲットの間隔を１
５ｍｍとした以外は実施例１と同様にして大きなスパッ
タリングターゲットを得ようと試みたが、隙間が充分埋
まらず、良好な製品とならなかった。

【００２６】

【発明の効果】本発明に従えば、結合すべきスパッタリ
ングターゲットと同じ材質の粉末粒子をスパッタリング
ターゲット間の隙間に溶射し、あるいはプラズマ溶射し
て成膜し、肉盛りするため、組成が均一で隙間のない大
型のスパッタリングターゲットを安価、且つ簡便に得る
ことができる。

【００２７】本発明に従って得た大型スパッタリングタ
ーゲットでは隙間がないためパーティクルの異常発生が
防止できる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】小さなスパッタリングターゲットをその隙
   間が略１０ｍｍ以下となるように配置し、その隙間をめ
   がけてプラズマ溶射、あるいは溶射して、小さなスパッ
   タリングターゲットを一体化させて大型スパッタリング
   ターゲットを作成することを特徴とする大型スパッタリ
   ングターゲットの製造方法。
2. 【請求項２】スパッタリングターゲットがセラミックス
   パッタリングターゲット、あるいはモリブデンやタング
   ステンといった高融点金属製のスパッタリングターゲッ
   トであり、スパッタリングターゲットと同じ組成の平均
   粒径０．１ｍｍ以下の球状または球形に近い粉末粒子を
   粒子速度毎秒３００〜１２００ｍでプラズマ溶射して小
   さなスパッタリングターゲットを結合して一体化する請
   求項１記載の方法。
3. 【請求項３】スパッタリングターゲットが金、銀、白金
   等の貴金属、ニッケル、コバルト、あるいはこれらの合
   金製の金属スパッタリングターゲットであり、金属スパ
   ッタリングターゲットと同一組成の平均粒径０．５〜
   ２．０ｍｍの球状または球形に近い金属粉末粒子を粒子
   速度毎秒３００〜１２００ｍで溶射して小さな金属スパ
   ッタリングターゲットを結合して一体化する請求項１記
   載の方法。