JPS60181269A - スパツタ−タ−ゲツト - Google Patents

スパツタ−タ−ゲツト

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Publication number
JPS60181269A
JPS60181269A JP3641184A JP3641184A JPS60181269A JP S60181269 A JPS60181269 A JP S60181269A JP 3641184 A JP3641184 A JP 3641184A JP 3641184 A JP3641184 A JP 3641184A JP S60181269 A JPS60181269 A JP S60181269A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
ceramic
sputtering
cathode
plasma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3641184A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomizo Matsuoka
富造 松岡
Yosuke Fujita
洋介 藤田
Jun Kuwata
純 桑田
Masahiro Nishikawa
雅博 西川
Atsushi Abe
阿部 惇
Koji Nitta
新田 恒治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3641184A priority Critical patent/JPS60181269A/ja
Publication of JPS60181269A publication Critical patent/JPS60181269A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 金属以外の酸化物、窒化物、ケイ化物、炭化物および硫
化物等の薄膜は、半導体、電子デバイス等の分野によく
用いられる。それら薄膜は上記化合物のセラミックター
ゲットを用い、RFスパッ襲 ター法により作成できる。本発明は、スパッター法で薄
膜を作製するのに用いられるセラミックターゲットに関
するものである。
従来例の構成とその問題点 セラミックスバッターターゲットは、熱伝導率が金属に
比較して低く、かつもろいため、熱ショックに弱い。従
って、スパッターターゲットとして用いる時には、直接
セラミック板とカソード電極をIn系の低融ハンダで接
合して電極への熱伝導を良くしている。またはより良い
方法として、ターゲツト板の片面にあらかじめCuかN
iをスパッター法あるいは蒸着法で付着せしめた後、こ
の面とカソード電極を前記低融点In 系ハンダで接合
する。しかしながら、前者の方法においてはセラミック
とIn系ハンダの界面の接着強度が非常に弱く、スパッ
ターガスプラズマの熱ショックによシ破損し易く、また
後者の方法においてもセラミックとコートされたCuあ
るいはNi界面が強固でなく1熱シヨツクでクラックが
入った時、この界面ではがれ易い。その結果カソード電
極への熱伝導がより悪くなり、さらに大きな破損に至る
欠点を有する。
また、一般に、 CuやNiをスノ(ツタ−法や蒸着法
で付着させることは、装置の関係」二、特に大型のター
ゲットの場合困難であるし、時間もかかるという欠点を
有する。
発明の目的 本発明はスパッタ法による薄膜形成において。
スパッターガスプラズマによる〃〜ンヨツクで破損しに
ぐいセラミックターゲットを提供することを目的とする
発明の構成 本発明は基本的にセラミックターゲツト板の片面に、な
んら金属をコートしない構造、あるいは、CuやNiを
スパッター法や蒸着法でコートしだ構造の従来のターゲ
ットと異なり、プラズマ溶射法にて、金属粉を半溶融状
態に加熱してプラズマガスと共にふきつけて凝集固着せ
しめた構造を持つことを特徴とするスパッター用ターゲ
ットである。
かかるターゲットは溶射金属粉が非常に強固にセラミッ
ク表面に固着しているため界面の機械的強度が高く、ス
パッターガスプラズマによる熱ショックで破損しにくい
。溶射する金属としては、割合酸化されにくく、かつ熱
伝導率の高いCuやNiが好捷しいが、特定すべきもの
でなく、多くの金属材料が使用できる。またCuやNi
等を付ける前に、下地として、ニッケルクロム合金ある
いはニッケルアルミ合金を付着させるとセラミックと金
属界面が一層強固になり、熱ショックによる破損が一段
と改善される。一般に、Cu+Niをセラミック基体に
付着させる場合、スパッター法や蒸着法に比し、溶射法
は操作が簡単で、いかなる大きさおよびいかなる形状の
ターゲットでも容易に対応でき、かつまた短時間で終了
する長所を持つ。
実施例の説明 半導体デバイスにおいて誘電体または絶縁体薄膜として
よく用いられる酸化タンタル(Ta205 )膜と、電
子ディスプレイデバイス(たとえば薄膜電場発光素子)
に高誘電率誘電体薄膜として使用されるチタン酸ストロ
ンチウム(5rTi03 )膜を形成する目的で、各々
のセラミックターゲットを作製した。Ta205セラミ
ックは、粉末に、バインダーとしてポリビニールアルコ
ル(PVA )を添加し、造粒の後、13(in直径、
7馴厚の円板に500kg / oJの圧力をかけてプ
レス成形し、ついで、空気雰囲気の電気炉中で1350
℃で2時間焼結した。できたセラミックを機械的に加工
研磨し、最終10cm直径、5mm厚の円板とした。こ
のセラミック円板を24枚作製した。同様にSr Ti
 O3セラミックは3rCO3とTiO2粉末を1=1
モル比でよく混合し、軽くプレス成形した後、1200
’Cで5時間仮焼した。さらに、粉砕しPVAを加えて
TIL205の場合と同様にプレス成形し、1400℃
で2時間焼結して、セラミック板を作製した。そして、
 Ta205セラミックと同様の寸法に加工研磨し、2
4枚のセラミック板を作製した。Ta2O5および5r
TiO3セラミックとも各々3枚づつの8グループに分
けた。
すなわち%Ta205および5rTi05 とも、3枚
づ ′つなんら金属をコートレないもの、Guをスパッ
ター法で付けたもの、N1をスパッター法でつけたもの
、Ouを溶射法でつけたもの、Niを溶射法でつけたも
の、ニッケル80%クロム20係合金を溶射法でつけ、
さらにCuあるいはNiを溶射法で付けだもの、および
ニッケル95係アルミ5チ合金を溶射法でつけ、さらに
Cuを溶射法でつけたものを作製した。溶射はアルゴン
ガスをプラズマガスとしてプラズマ溶射装置を用いて行
った。CuとN1のスパッタリングの膜厚は10μm、
溶射膜はすべてほぼ200J1mにした。
以上のようにして作製したセラミックターゲット枚をす
べて真ちゅう製のターゲットホルダー円板(カソードの
一部となる)tcl 00℃の低融点Inハンダではり
つけた。それをマグネトロンRFスパッター装置に装填
し、10%の酸素を含むAr混合ガスをスパッターガス
にし、 5X10 torrの圧力でスパッタリングを
した。各ターゲットととにスパッターパワーを100W
から開始し、さらに100Wづつ増して%200W、3
00Wと」−げていき、各パワーで3o分づつ保持した
。そして、どのパワーでクラックが生じたかを観察した
。それらの結果を下表にまとめて記した。△印はクラッ
クが発生したパワーの位置に記されている。各種ターゲ
ットが各々3ケづつあるので3ケの△印が記載されてい
る。同様にX印をクラックが生じた後にさらにセラミッ
ク基体とNi あるいはCu との界面で剥離したパワ
ーの位置に記した。
下表の結果からなんら金属をコートしないで、■n系ハ
ンダのみでホルダーに固着したものは100〜200W
でクラックが入り、 3oow程度捷でで容易にはがれ
てしまう。しかし、 CuやNiをコートすると、クラ
ックの生じるパワーは犬きくなり、特にプラズマ溶射法
で付着させたものはクラックが入ったとしても剥離に至
る率がスパッター法で付着したものに比較して、格段と
少なくなる。溶射法の場合、下地にニッケルクロ・ムあ
るやN1は熱伝導性や耐酸化性に優れているために、タ
ーゲットのコート用材料としてよく用いられるが、他に
90%Cu 10 % Alのアルミニウムブロンズや
30 % Cu 70%Niのモネルおよび真ちゅう等
の銅合金についても検討したが、下表の結果と同様にス
パッター法で形成した上記合金よりも溶射したものの方
が耐クラツク特性は優れていた。
ti耐酸化性に優れたステンレススチールヤMOも確か
めたが、結局コートされる金属が薄いので。
熱伝導よりむしろセラミック基体との固着性の方がより
大事であり、溶射膜の固着性の良さを反映して、これら
合金および金属も応用可能であることを確認した。
 0 11 。
発明の効果 本発明により、スパッタープラズマの熱ショックに対し
、非常に強いターゲットを提供し得るので、高いスパッ
ターパワーすなわち高いデポジションレートで薄膜を得
ることができる。このことは薄膜生産上の工業的メリッ
ト、すなわち短時間で低コストで製造し得ることを意味
する。また、ターゲットが安定で破損しにくいことは、
ターゲット作成上のコスト低減につながり、経済的であ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) プラズマ溶射法によシ、セラミック基体の片面
    に金属を付着せしめたことを特徴とするスパッターター
    ゲット。 セリ≠尭ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    スパッターターゲット。 @)金属がニッケルクロム合金あるいはニッケルアルミ
    ニウム合金上に銅、銅合金、ニッケルから選ばれた一種
    を積層したものであることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のスパンターターゲット。
JP3641184A 1984-02-27 1984-02-27 スパツタ−タ−ゲツト Pending JPS60181269A (ja)

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