JPWO2016129622A1 - スパッタリングターゲット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

製造プロセス中のアーキングの発生を低減させ、製造プロセスの歩留りを向上させることを目的とする。スパッタリングターゲットは、融点が３００℃以下の低融点金属で構成される接合材を介して金属で構成される基材に接合された、セラミックスで構成される複数のターゲット部材を含み、前記基材の前記接合材が接する面における表面粗さ（Ｒａ）が１．８μｍ以上であり、前記複数のターゲット部材は、中空の円筒形状であり、かつ前記基材に当該基材の外周面を囲むように接合された際にそれぞれ隣接するターゲット部材と所定の間隔を置いて対向する円形面を有し、前記円形面における表面粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下であることを特徴とする。

Description

本発明は、スパッタリングターゲット及びその製造方法に関する。特に、ターゲット部材を構成する焼結体の表面粗さに関する。

近年、大型のガラス基板に金属薄膜や酸化金属薄膜を形成するためのスパッタリング装置として、円筒型スパッタリングターゲットを用いたスパッタリング装置の開発が進んでいる。円筒型スパッタリングターゲットとは、ターゲット部材料で構成される焼結体を中空の円筒形状に加工し、バッキングプレート又はバッキングチューブと呼ばれる基材に接合して得たスパッタリング用のターゲットをいう。

このような円筒型スパッタリングターゲットは、平板型スパッタリングターゲットに比べて、ターゲットの使用効率が高い、エロージョンの発生が少ない、堆積物の剥離によるパーティクルの発生が少ないという利点がある。特に、パーティクルの発生が少ないという利点は、パーティクルのターゲット上への再堆積によるアーキングの発生を低減する上で非常に有利である。

例えばＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）を成膜するための円筒型スパッタリングターゲットを製造する場合、酸化インジウムの粉末と酸化スズの粉末とを混合して焼結させた焼結体（セラミックス）を中空の円筒形状に加工し、円筒形状の基材（バッキングチューブ）に対して接合する。

しかしながら、セラミックスで構成されるターゲット部材を長尺状に製造することは困難である。そのため、円筒型スパッタリングターゲットの長尺化（大面積化）を図るために、円筒形状の焼結体を複数形成し、それらを連続的に基材に並べて接合することにより、長尺状の円筒型スパッタリングターゲットを実現する技術が開発されている（特許文献１）。

複数のターゲット部材を基材に対して隙間なく配置した場合、スパッタ中の熱によりターゲット部材が伸縮し、ターゲット部材同士がぶつかるなどして割れや欠けが生じてしまうおそれがある。そこで、一般的には、複数のターゲット部材を基材に接合させる際に、ターゲット部材同士の間に一定の間隔をあけて配置することが行われている。

特開平７−２２８９６７号公報

しかしながら、本発明者らが鋭意研究した結果、ターゲット部材同士の間に隙間を設けた場合、その隙間にスパッタリングによる薄膜の再堆積（スパッタされたターゲット成分が基板に到達せずにターゲット部材に再付着する現象）が発生し、それが一定量に達すると、安定な状態で放電が行われているプラズマ中に入り込む場合があることが分かった。そして、その結果、プラズマ中の電位バランスが崩れ、局所的な電荷集中が起きて偶発的なアーキングの発生につながることが分かった。

本発明の課題は、上述したスパッタリング中のアーキングの発生を抑制し、スパッタリングプロセスを用いたデバイス製造プロセスの歩留りを向上させることが可能なスパッタリングターゲットを提供することにある。

本発明の一実施形態によるスパッタリングターゲットは、融点が３００℃以下の低融点金属で構成される接合材を介して金属で構成される基材に接合された、セラミックスで構成される複数のターゲット部材を含み、前記基材の前記接合材が接する面における表面粗さ（Ｒａ）が１．８μｍ以上（好ましくは１．８μｍ以上３．０μｍ以下、さらに好ましくは１．８μｍ以上２．５μｍ以下）であり、前記複数のターゲット部材は、中空の円筒形状であり、かつ前記基材に当該基材の外周面を囲むように接合された際にそれぞれ隣接するターゲット部材と所定の間隔を置いて対向する円形面を有し、前記円形面における表面粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下であることを特徴とする。この表面粗さ（Ｒａ）は、０．０５μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。

本発明の一実施形態によるスパッタリングターゲットの製造方法は、融点が３００℃以下の低融点金属からなる接合材を介して金属で構成される基材に接合された、セラミックスで構成される中空の円筒形状の複数のターゲット部材の円形面を、表面粗さ（Ｒａ）が２．０μｍ以上８．０μｍ以下となるように研磨し、前記基材の前記接合材が接する面を、表面粗さ（Ｒａ）が１．８μｍ以上（好ましくは１．８μｍ以上３．０μｍ以下、さらに好ましくは１．８μｍ以上２．５μｍ以下）となるように粗面化し、それぞれ隣接するターゲット部材と所定の間隔を置いて前記円形面が対向し、かつ前記基材の外周面を囲むように、前記複数のターゲット部材を前記基材に前記接合材を介して接合することを特徴とする。この表面粗さ（Ｒａ）は、０．０５μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。

前記ターゲット部材は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）又はＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｇａｌｌｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）で構成してもよい。

なお、表面粗さ（Ｒａ）の測定は、非接触式の表面粗さ測定機を用いてＡＮＳＩ規格に準じて行うことする。表面粗さの測定箇所は、ターゲット部材の各端面を６０°間隔で６か所ずつ行い（１ターゲット部材につき１２か所）、全測定値の加重平均値をターゲット部材の表面粗さとする。

本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットにおけるターゲット部材間の間隙付近を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法を示すプロセスフロー図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

＜スパッタリングターゲットの構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの構成を示す斜視図である。また、図２は、本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの構成を示す断面図である。

本実施形態では、円筒型スパッタリングターゲットを例示する。本実施形態に係る円筒型スパッタリングターゲット１００は、基材１０１と、複数のターゲット部材１０２ａ、１０２ｂとを含んで構成される。各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂは、それぞれ基材１０１に対して接合材１０３を介して接合される。このとき、接合材１０３は、基材１０１とターゲット部材１０２ａ、１０２ｂとの間に設けられた間隙を充填するように設けられている。

本実施形態に係るスパッタリングターゲット１００は、複数のターゲット部材１０２ａ、１０２ｂを構成する焼結体に特長がある。具体的には、ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂが、それぞれ隣接するターゲット部材と所定の間隔を置いて対向する円形面１０４を有し、その円形面１０４における表面粗さＲａは１．０μｍ以下（好ましくは、０．０５μｍ以上１．０μｍ以下）である。この点については、後述する。

複数のターゲット部材１０２ａ、１０２ｂは、基材１０１の外周面を囲むように設けられている。複数のターゲット部材１０２ａ、１０２ｂは、基材１０１の中心軸に対して同軸または略同軸に設けられていることが好ましい。このような構成により、円筒型スパッタリングターゲット１００をスパッタリング装置に装着して、基材１０１を中心に回転させたとき、各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂと被成膜面（試料基板）との間隔を一定に保つことができる。

円筒型スパッタリングターゲット１００は、基材１０１に対して複数の円筒型スパッタリングターゲット部材１０２ａ、１０２ｂを装着する際に、各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂはそれぞれ所定の間隔において配置されている。間隙は１ｍｍ以下であればよく、例えば、０．１〜０．５ｍｍであればよい。このように複数のターゲット部材１０２ａ、１０２ｂを所定の間隔をおいて配置することにより、ターゲット部材同士がぶつかることによる破損を防止することができる。

本実施形態の円筒型スパッタリングターゲット１００は、複数のターゲット部材１０２を接合材１０３によって基材１０１に接合させることにより、長さ１００ｍｍ以上の長尺状のスパッタリングターゲットとすることができる。

＜基材＞
基材１０１は、中空の円筒形状を有するターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの内側表面に沿うような外面形状を有していることが好ましい。前述のように、基材１０１の外径は、各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの内径よりも僅かに小さく、両者を同軸に重ねたときに間隙ができるように調整されている。この間隙には、接合材１０３が設けられる。

各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂは、スパッタリングによる成膜時のイオン照射により加熱されて温度が上昇する。スパッタリングによる成膜時に各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの温度上昇を抑制するためには、基材１０１を各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの冷却材（ヒートシンク）として機能させることが好ましい。例えば、基材１０１を中空構造として、その内部に冷媒が流れるように構成することが可能である。したがって、基材１０１としては、良好な導電性と熱伝導性を有している材料を用いることが好ましい。

また、同時に、基材１０１は、接合材１０３とぬれ性がよく、高い接合強度が得られる金属が好ましい。以上のことから、基材１０１を構成する材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）又はチタン（Ｔｉ）、もしくは銅合金又はチタン合金又はステンレス（ＳＵＳ）を用いることが好ましい。銅合金としては、クロム銅などの銅（Ｃｕ）を主成分とする合金を適用することができる。また、基材１０１としてチタン（Ｔｉ）を用いれば、軽量で剛性のある基材とすることができる。

基材１０１は単体金属又は金属合金で形成されるのみならず、金属基材の表面に他の金属による被膜が設けられたものであってもよい。例えば、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）などを含む金属被膜が形成されていてもよい。

円筒型スパッタリングターゲット１００は、スパッタリング時にターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの全面にイオンが照射されるのではなく、一部の面にのみイオンが照射されつつ回転するので、同じターゲット部材であってもイオンの照射面とその裏側面では温度差が生じることとなる。しかし、基材１０１が冷却機能を有していることにより、ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの温度上昇を抑制できるとともに、上述した温度差による熱歪みの影響をも抑制することができる。

ところで、円筒型スパッタリングターゲットの場合、溶融した接合材１０３を基材１０１とターゲット部材１０２ａ、１０２ｂとの間の空間に注入し、その後冷却過程を経て固化することにより、両者の接合を行う。そのため、中空の円筒形状のターゲット部材１０２ａ、１０２ｂにおける中空部分に基材１０１を挿入する構成となるため、基材１０１とターゲット部材１０２ａ、１０２ｂとの間の空間の間隔は、接合過程において調整することができない。したがって、接合材１０３の固化に伴う体積収縮により基材１０１と接合材１０３の接合面の密着性を損なう恐れがあるため、基材１０１に、接合材１０３に対するアンカー効果を持たせることが望ましい。

そのために、基材１０１は、接合材１０３と接する表面側が粗面化されていることが好ましい。基材１０１の表面が粗面化されることで、接合材１０３と接する表面積を大きくすることができ、基材１０１と接合材１０３の密着性を高めることができる。例えば、基材１０１の表面をサンドブラスト処理などにより粗面化することができる。

なお、基材１０１の表面の表面粗さ（Ｒａ）の値は、大きいほど表面積が大きくなるため密着性は高まると言えるが、ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの間の間隙内においては、基材１０１の表面を過剰に粗面化しないことが望ましい。間隙内において基材１０１の表面が粗面化されている場合、間隙内で発生したパーティクルを強固に付着させ、再剥離を防ぐという利点がある反面、過剰に粗面化されていると、基材１０１自体がスパッタリングされてしまい、基材１０１の成分が膜中の不純物となってしまったりパーティクルとなって異常放電を招いたりするおそれがある。

そのため、本実施形態では、基材１０１の接合材１０３が接する面における表面粗さ（Ｒａ）を１．８μｍ以上（好ましくは１．８μｍ以上３．０μｍ以下、さらに好ましくは１．８μｍ以上２．５μｍ以下）としている。基材１０１と接合材１０３の密着性を高めるためには、基材１０１の接合材１０３が接する面における表面粗さ（Ｒａ）を１．８μｍ以上とすることが好ましく、基材１０１のスパッタリングを抑制するためには、その上限を３．０μｍ（さらに好ましくは２．５μｍ）とすることが好ましい。

＜接合材＞
接合材１０３は、基材１０１と各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂとの間に設けられている。接合材１０３は、基材１０１と各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂとを接合するとともに、耐熱性と熱伝導性が良好であることが好ましい。また、スパッタリング中は真空下に置かれるため、真空中でガス放出が少ない特性を有していることが好ましい。

さらに、製造上の観点から、接合材１０３は、基材１０１と各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂとを接合するときに流動性を有していることが好ましい。これらの特性を満足するために、接合材１０３としては、融点が３００℃以下の低融点金属材料を用いることができる。例えば、接合材１０３として、インジウム、スズなどの金属、またはこれらのうちいずれか一種の元素を含む金属合金材料を用いてもよい。具体的には、インジウム又はスズの単体、インジウムとスズの合金、スズを主成分とするはんだ合金などを用いてもよい。

＜ターゲット部材＞
図１及び図２で示すように、各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂは中空の円筒形状に成形されている。各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂは、少なくとも数ミリメートルから数十ミリメートルの厚みを有し、この厚み部分全体をターゲット部材として利用することが可能である。

基材１０１に対してターゲット部材１０２ａ、１０２ｂを装着する際、ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの中空部分に基材１０１が挿入され、その後、接合材１０３によって両者は接合される。すなわち、各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの内径（中空部分の径）よりも基材１０１の外径の方が小さく、両者は所定の間隔をおいて配置され、この間隙を充填するように接合材１０３が設けられている。各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂと基材１０１とを安定的に保持するために、その間隙において接合材１０３に隙間がないように設けられている。

各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂは、円筒形状の外側表面がターゲット表面となり、円筒形状の内側表面が基材１０１に面して接合材１０３に接する面となる。このため製造時においては、各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの外側表面が平滑に成形加工され、円筒の内側表面は接着性を高めるために粗面化されていてもよい。

各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂは、スパッタリング成膜が可能な各種材料を用いて形成される。例えば、ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂは、セラミックスであってもよい。セラミックスとしては、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物の焼結体などを用いることができる。金属酸化物としては、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ガリウムなど典型元素に属する金属の酸化物を用いることができる。

具体的には、酸化スズと酸化インジウムの化合物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、酸化亜鉛（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：ＺｎＯ）、酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）、酸化インジウム、酸化亜鉛及び酸化ガリウムの化合物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：ＩＧＺＯ）から選ばれた化合物の焼結体などをターゲット部材１０２ａ、１０２ｂとして用いることができる。

なお、上記の具体例は一例であり、本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、ターゲット部材として各種スパッタリング材料を用いることができる。

ここで、ターゲット部材１０２ａとターゲット部材１０２ｂとの間には、所定の間隔（好ましくは１ｍｍ以下、例えば０．１〜０．５ｍｍ）の間隙が設けられている。この間隙は、ターゲット部材同士がぶつかって破損しないようにするための安全措置であるが、前述のとおり、本発明者らは、この間隙に再堆積した薄膜がアーキングの発生につながることを突き止めた。

そこで、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、ターゲット部材１０２ａとターゲット部材１０２ｂとが対向する面（つまり、図１及び図２に示す円形面１０４）の表面粗さを１．０μｍ以下とすることにより、アーキングの発生を抑制できることを見出した。つまり、本実施形態に係るスパッタリングターゲット１００では、ターゲット部材１０２ａとターゲット部材１０２ｂとが対向する面の表面粗さを１．０μｍ以下（好ましくは、０．０５μｍ以上１．０μｍ以下）としている。

図３は、隣接するターゲット部材間の間隙付近を示す断面図である。具体的には、図２において、符号１０５で示される枠線内を拡大した模式的な図を示している。図３に示されるように、ターゲット部材１０２ａとターゲット部材１０２ｂとの間には、０．２〜０．５ｍｍの間隙が設けられ、各ターゲット部材が対向する面１０４は、意図的に表面が粗くなるように加工されている。すなわち、各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂは、基材１０１に接合された際にそれぞれ隣接するターゲット部材と所定の間隔を置いて対向する円形面１０４を有し、その円形面１０４における表面粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下（好ましくは、０．０５μｍ以上１．０μｍ以下）となっている。

本発明者らの研究によれば、各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの円形面１０４の表面粗さ（Ｒａ）が１．０μｍを超えた範囲ではアーキングの発生が確認されたが、１．０μｍ以下になると確認されなかった。

表面粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下の場合にアーキングの発生が抑制される理由としては、表面が滑らかになることで円形面１０４に対する再堆積膜の密着力が弱まるため、スパッタリングされた膜の再堆積が生じ難くなり、結果として、再堆積膜の剥離に起因するプラズマの異常放電が低減されることによると考えられる。

なお、表面粗さ（Ｒａ）を小さくすればするほどスパッタリングされた膜の再堆積は生じ難くなることが予想されるが、いわゆる鏡面仕上げと呼ばれるＲａ＝０．０５μｍまでとすることが好ましい。０．０５μｍ未満とすることは製造コストの面からも現実的でなく、デバイス製造プロセスのスループットを向上させる意味でも、表面粗さ（Ｒａ）は、０．０５μｍ以上１．０μｍ以下とすることが好ましい。

以上のように、本実施形態に係るスパッタリングターゲット１００は、各ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂにおける円形面１０４の表面粗さ（Ｒａ）を１．０μｍ以下（好ましくは、０．０５μｍ以上１．０μｍ以下）とすることにより、スパッタリング中のアーキングの発生を抑制することができる。その結果、スパッタリングプロセスを用いたデバイス製造プロセスの歩留りを向上させることが可能である。

＜スパッタリングターゲットの製造方法＞
次に、本実施形態に係るスパッタリングターゲット１００の製造方法について詳細に説明する。図４は、本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲット１００の製造方法を示すプロセスフロー図である。

本実施形態では、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）焼結体をターゲット部材１０２ａ、１０２ｂとした例を示すが、焼結体の材料はＩＴＯに限定されず、ＩＺＯ、ＩＧＺＯその他の酸化金属化合物を用いることもできる。

まず、ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂを構成する原材料を準備する。本実施形態では、酸化インジウムの粉末と酸化スズの粉末を準備する（Ｓ４０１、Ｓ４０２）。これらの原料の純度は、通常２Ｎ（９９質量％）以上、好ましくは３Ｎ（９９．９質量％）以上、さらに好ましくは４Ｎ（９９．９９質量％）以上であるとよい。純度が２Ｎより低いとターゲット部材１０２ａ、１０２ｂに不純物が多く含まれてしまうため、所望の物性を得られなくなる（例えば、形成した薄膜の透過率の減少、抵抗値の増加、アーキングに伴うパーティクルの発生）という問題が生じ得る。

次に、これら原材料の粉末を粉砕し混合する（Ｓ４０３）。原材料の粉末の粉砕混合処理は、ジルコニア、アルミナ、ナイロン樹脂等のボールやビーズ（いわゆるメディア）を用いた乾式法を使用したり、前記ボールやビーズを用いたメディア撹拌式ミル、メディアレスの容器回転式ミル、機械撹拌式ミル、気流式ミルなどの湿式法を使用したりすることができる。ここで、一般的に湿式法は、乾式法に比べて粉砕及び混合能力に優れているため、湿式法を用いて混合を行うことが好ましい。

原材料の組成については特に制限はないが、目的とするターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの組成比に応じて適宜調整することが望ましい。原材料の粉末の結晶粒径をより小さくしたい場合、各原材料の粉末を混合する前に予め粉砕処理してもよく、また、混合時の粉末処理で同時に粉砕してもよい。

なお、細かい粒子径の粉末を使用するとターゲット部材１０２ａ、１０２ｂとなる焼結体の高密度化を図ることができる。粉砕条件を強化して細かい粉末を得ることは可能であるが、そうすると粉砕時に使用するメディア（ジルコニアなど）の混入量も増加し、ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂ内の不純物濃度が上昇してしまう虞がある。このように焼結体の高密度化とターゲット部材１０２ａ、１０２ｂ内の不純物濃度のバランスを見ながら、粉砕条件の適正化が必要である。

次に、原材料の粉末のスラリーを乾燥、造粒する（Ｓ４０４）。このとき、急速乾燥造粒を用いてスラリーを急速乾燥してもよい。急速乾燥造粒は、スプレードライヤを使用し、熱風の温度や風量を調整して行えばよい。急速乾燥造粒を用いることにより、原材料の粉末の比重差による沈降速度の違いによって酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末とが分離することを抑制することができる。このように造粒することで、配合成分の比率が均一化され、原材料の粉末のハンドリング性が向上する。また、造粒する前後に仮焼成を行ってもよい。

次に、上述した混合及び造粒して得られた混合物（仮焼成を設けた場合には仮焼成されたもの）を加圧成形して円筒型の成形体を形成する（Ｓ４０５）。この工程によって、目的とするターゲット部材１０２ａ、１０２ｂに好適な形状に成形する。成形処理としては、例えば、金型成形、鋳込み成形、射出成形等が挙げられるが、円筒型のように複雑な形状を得るためには、冷間等方圧加工法（Ｃｏｌｄ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ：ＣＩＰ）等で成形することが好ましい。

ＣＩＰによる成形は、まず所定の重量に秤量した原料をゴム型に充填する。この際、ゴム型を揺動もしくはタッピングしながら充填することにより、ゴム型内の原料の充填ムラや空隙を無くすことができる。ＣＩＰによる成形の圧力は、ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂに必要な密度により適宜設定すればよい。

次に、成形工程で得られた円筒型の成形体を焼結する（Ｓ４０６）。焼結には電気炉を使用する。焼結条件は焼結体の組成によって適宜選択することができる。例えばＳｎＯ_２を１０ｗｔ．％含有するＩＴＯであれば、酸素ガス雰囲気中において、１５００〜１６００℃の温度下に１０〜２６時間置くことにより焼結することができる。焼結温度が１５００℃未満の場合、ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの密度が低下してしまう。一方、１６００℃を超えると電気炉や炉材へのダメージが大きく頻繁にメンテナンスが必要となるため、作業効率が著しく低下する。また、焼結時間が１０時間未満であるとターゲットの密度が低下してしまい、２６時間より長いとタクトタイムが長くなり、製造コストが高くなってしまう。また、焼結時の圧力は大気圧であってもよく、減圧又は加圧雰囲気であってもよい。

ここで、電気炉で焼結する場合、焼結の昇温速度及び降温速度を調整することでクラックの発生を抑制することができる。具体的には、焼結時の電気炉の昇温速度は３００℃／時間以下、より好ましくは１８０℃／時間以下であることが望ましい。また、焼結時の電気炉の降温速度は、５℃／時間以下が好ましい。なお、昇温速度又は降温速度は段階的に変化するように調整されてもよい。

焼結によって円筒型の成形体は収縮するが、全ての材料に共通して熱収縮の始まる温度域に入る前に、炉内の温度を均一にするため、昇温の途中で温度保持を行う。これにより、炉内の温度ムラが解消され、炉内に設置したすべての焼結体が均一に収縮する。また到達温度や保持時間は、材料ごとに適正な条件を設定することにより、均質な焼結体を得ることができる。

次に、形成された円筒型の焼結体を、平面研削盤、円筒研削盤、旋盤、切断機、マシニングセンタ等の機械加工機を用いて、円筒型の所望の形状に機械加工する（Ｓ４０７）。ここで行う機械加工は、円筒型の焼結体を所望の形状、表面粗さとなるように加工する工程であり、最終的にこの工程を経てターゲット部材１０２ａ、１０２ｂが形成される。

ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの外側表面（スパッタリングされる面）に関しては、表面粗さ（Ｒａ）を０．５μｍ以下とすることが好ましい。これにより、スパッタリング中に突起部に対して電界が集中し、異常放電が発生するリスクを低減することができる。

また、本実施形態では、ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂの円形面１０４に対し、砥石を用いた研削加工を施して、円形面１０４の表面粗さ（Ｒａ）を１．０μｍ以下（好ましくは、０．０５μｍ以上１．０μｍ以下）とする。例えば、＃４００番手や＃８００番手といった細かい番手の砥石で研削することにより、表面粗さを０．０５μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内に収めることが可能である。

次に、機械加工された円筒型の焼結体（すなわち、ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂ）を基材１０１にボンディングする（Ｓ４０８）。特に、円筒型スパッタリングターゲット１００の場合、ターゲット部材１０２ａ、１０２ｂは、図１及び２に示したように、バッキングチューブと呼ばれる円筒型の基材１０１に接合材１０３を接着剤としてボンディングされる。具体的には、中空の円筒形状のターゲット部材１０２ａ、１０２ｂにおける中空部分に基材１０１を挿入し、溶融した接合材１０３を基材１０１とターゲット部材１０２ａ、１０２ｂとの間の空間に注入し、その後冷却過程を経て固化することにより、両者の接合を行う。以上の工程によって、本実施形態に係る円筒型スパッタリングターゲット１００を得ることができる。

［実施例］
本発明者らは、３種類の異なる材料（ＩＴＯ、ＩＺＯ、及びＩＧＺＯ）を用いたターゲット部材を作製し、それぞれについて表面粗さとアーキングの発生との関係を調べた。その結果を表１〜３に示す。なお、各実験条件は、ターゲット厚み：９ｍｍ、スパッタ圧：０．６Ｐａ、Ａｒ（アルゴン）流量：３００ｓｃｃｍ、投入電力：４ｋＷ／ｍ、スパッタ時間：７０時間とした。また、連続放電を行った際のターゲット耐久性評価であるため、基板等はセットせずに放電を行った。なお、表面粗さ（Ｒａ）の測定は、小型表面粗さ測定機（サーフテスト SJ-301：ミツトヨ製）を用いてＡＮＳＩ規格に準じて行った。表面
粗さの測定箇所はターゲット部材の各端面を６０°間隔で６か所ずつ行い（１ターゲット部材につき１２か所）、全測定値の加重平均値をターゲット部材の表面粗さとした。

以上のように、本発明らによる実験によれば、円筒型スパッタリングターゲットを構成する複数のターゲット部材において、各ターゲット部材の円形面の表面粗さ（Ｒａ）を１．０μｍ以下（好ましくは、０．０５μｍ以上１．０μｍ以下）とすることにより、スパッタリング中のアーキングの発生を低減することができることが分かった。

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

また、上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１００：円筒型スパッタリングターゲット
１０１：基材
１０２ａ、１０２ｂ：ターゲット部材
１０３：接合材
１０４：円形面
１０５：枠線
Ｓ４０１：酸化インジウム粉末を準備する工程
Ｓ４０２：酸化スズ粉末を準備する工程
Ｓ４０３：原材料の粉末を粉砕し混合する工程
Ｓ４０４：原材料の粉末のスラリーを乾燥、造粒する工程
Ｓ４０５：円筒型の成形体を形成する工程
Ｓ４０６：円筒型の成形体を焼結する工程
Ｓ４０７：円筒型の所望の形状に機械加工する工程
Ｓ４０８：円筒型の焼結体を基材にボンディングする工程

【０００３】
隣接するターゲット部材と所定の間隔を置いて対向する円形面を有し、前記円形面における表面粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下であることを特徴とする。この表面粗さ（Ｒａ）は、０．０５μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。
［００１１］
本発明の一実施形態によるスパッタリングターゲットの製造方法は、融点が３００℃以下の低融点金属からなる接合材を介して金属で構成される基材に接合された、セラミックスで構成される中空の円筒形状の複数のターゲット部材の円形面を、表面粗さ（Ｒａ）が２．０μｍ以上８．０μｍ以下となるように研磨し、前記基材の前記接合材が接する面を、表面粗さ（Ｒａ）が１．８μｍ以上（好ましくは１．８μｍ以上３．０μｍ以下、さらに好ましくは１．８μｍ以上２．５μｍ以下）となるように粗面化し、それぞれ隣接するターゲット部材と所定の間隔を置いて前記円形面が対向し、かつ前記基材の外周面を囲むように、前記複数のターゲット部材を前記基材に前記接合材を介して接合することを特徴とする。この表面粗さ（Ｒａ）は、０．０５μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。
［００１２］
前記ターゲット部材は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）又はＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｇａｌｌｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）で構成してもよい。
［００１３］
なお、表面粗さ（Ｒａ）の測定は、非接触式の表面粗さ測定機を用いてＡＮＳＩ規格に準じて行うことする。表面粗さの測定箇所は、ターゲット部材の各端面を６０°間隔で６か所ずつ行い（１ターゲット部材につき１２か所）、全測定値の加重平均値をターゲット部材の表面粗さとする。
図面の簡単な説明
［００１４］
［図１］本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの構成を示す斜視図である。
［図２］本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの構成を示す断面図である。
［図３］本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットにおけるターゲッ

Claims (12)

1. 融点が３００℃以下の低融点金属で構成される接合材を介して金属で構成される基材に接合された、セラミックスで構成される複数のターゲット部材を含み、
   前記基材の前記接合材が接する面における表面粗さ（Ｒａ）が１．８μｍ以上であり、
   前記複数のターゲット部材は、中空の円筒形状であり、かつ前記基材に当該基材の外周面を囲むように接合された際にそれぞれ隣接するターゲット部材と所定の間隔を置いて対向する円形面を有し、
   前記円形面における表面粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
2. 前記円形面における表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
3. 前記基材の前記接合材が接する面における表面粗さ（Ｒａ）は、１．８μｍ以上３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
4. 前記複数のターゲット部材は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）で構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
5. 前記複数のターゲット部材は、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）で構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
6. 前記複数のターゲット部材は、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｇａｌｌｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）で構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
7. 融点が３００℃以下の低融点金属からなる接合材を介して金属で構成される基材に接合された、セラミックスで構成される中空の円筒形状の複数のターゲット部材の円形面を、表面粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下となるように研磨し、
   前記基材の前記接合材が接する面を、表面粗さ（Ｒａ）が１．８μｍ以上となるように粗面化し、
   それぞれ隣接するターゲット部材と所定の間隔を置いて前記円形面が対向し、かつ前記基材の外周面を囲むように、前記複数のターゲット部材を前記基材に前記接合材を介して接合することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
8. 前記複数のターゲット部材の円形面を表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下となるように研磨することを特徴とする請求項７に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
9. 前記基材の前記接合材が接する面を、表面粗さ（Ｒａ）が１．８μｍ以上３．０μｍ以下となるように粗面化することを特徴とする請求項７に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
10. 前記複数のターゲット部材は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）で構成されることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
11. 前記複数のターゲット部材は、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）で構成されることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
12. 前記複数のターゲット部材は、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｇａｌｌｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）で構成されることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
    

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