WO2011077793A1 - ターゲットバッキングプレート組立体 - Google Patents

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WO2011077793A1
WO2011077793A1 PCT/JP2010/065921 JP2010065921W WO2011077793A1 WO 2011077793 A1 WO2011077793 A1 WO 2011077793A1 JP 2010065921 W JP2010065921 W JP 2010065921W WO 2011077793 A1 WO2011077793 A1 WO 2011077793A1
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backing plate
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plate assembly
erosion
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吉一 熊原
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Jx日鉱日石金属株式会社
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    • H01J37/3476—Testing and control
    • H01J37/3482—Detecting or avoiding eroding through

Definitions

  • the lifetime of the target can be extended, the uniformity of the film can be improved through the sputtering life, and the difference in erosion varies depending on the type of the target material.
  • a target backing plate assembly that can easily produce a high-use efficiency target corresponding to a specific target erosion.
  • Thin film forming methods by sputtering are widely used in the production of various electronic and electrical components.
  • a substrate serving as an anode and a target serving as a cathode are opposed to each other, and an electric field is generated by applying a high voltage between these substrate and target in an inert gas atmosphere. Electrons and inert gas collide to form a plasma. The cations in the plasma collide with the target surface and strike target atoms, and the ejected atoms adhere to the opposing substrate surface to form a film. This is based on the principle that
  • the magnetron sputtering method is a method in which a magnet is set on the back side of a target and a magnetic field is generated on the target surface in a direction perpendicular to the electric field, and sputtering is performed. It is possible to increase the sputtering rate.
  • magnetron sputtering captures electrons in a magnetic field and efficiently ionizes the sputtering gas.
  • the material of the target the type of the sputtering device, etc. Erosion (erosion) is different and uniform erosion is not achieved. This applies not only to the magnetron sputtering method but also to other sputtering methods.
  • the target reaches the end of life when the deepest erosion reaches the limit and is replaced with a new target.
  • the target is formed in a flat plate shape or a cylindrical shape.
  • the management values such as film uniformity (film thickness uniformity) and process loss rate determined in the film forming process exceed a certain set allowable value during the target life. In such a case, if the same target is continuously used, the allowable value is exceeded. Therefore, even if the target has a remaining thickness, it is replaced with a new target. That is, the lifetime of the target is shorter than the original.
  • Patent Document 1 proposes a target that is a rectangular parallelepiped multi-division target and has an inclined surface from a high-height target surface to a low-height surface when there is a height difference in the erosion division target. ing.
  • the distance between the erosion surface of the target and the substrate and the distance between the erosion surface and the magnet disposed on the back surface of the target are not uniform, there is a problem that uniform sputtering is not performed at the initial stage of sputtering. .
  • the backing plate is a convex shape
  • the target at the end is L-shaped so that the bonding agent between the targets can be easily removed when the divided target is placed on the backing plate and bonded.
  • a target-backing plate assembly has been proposed.
  • the purpose is simply to make it easier to remove the bonding agent, so it is not possible to control the shape of the target in response to erosion, and the backing plate is a convex shape with a fixed shape. There is a problem that there is no.
  • Patent Document 3 proposes a device with an inclined sputtering target and a backing plate that holds the sputtering target.
  • the backing plate in order to prevent a shift in the direction of gravity, the backing plate is formed in the shape of a clog tooth, and the target is fitted into this convex shape.
  • the backing plate also has a unique shape, there is a problem that it is not versatile.
  • Patent Document 4 is devised to increase the use efficiency of the target.
  • the erosion surface of the target has an inverted M-shaped cross section.
  • the problem is that the initial erosion surface is not parallel to the magnets arranged on the back side of the substrate and target, so that the particles flying during sputtering from the initial stage to the middle stage are irregular (irregular) There is a problem.
  • the bottom surface of the target is curved, and the upper surface of the backing plate is formed with a recess in accordance with the bottom surface of the target.
  • the use efficiency of the target is taken into consideration, but both the target and the backing plate have a unique shape, so there is a problem that the production is complicated and expensive, and the backing plate is unique. Since it has a shape, there is a problem that it is not versatile.
  • Patent Document 6 is similarly a disk-shaped target, and the backing plate is also disk-shaped, and irregularities having a shape along the circumference of the disk are formed so that the positioning thereof can be visually observed. Since the target and the backing plate have unique shapes, there is a problem that the manufacturing is complicated and expensive, and because the backing plate has a unique shape, there is a problem that it is not versatile. is there.
  • Patent Document 7 states that it is also effective in “the target surface is thickened toward the surface to be sputtered” as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (c).
  • the initial erosion surface is not parallel to the magnet disposed on the back side of the substrate and the target
  • the particles flying during sputtering become irregular (irregular). It is pointed out that there is. That is, even if the use efficiency is high, problems such as a large change in the film formation rate during use of the target, a large number of arcing occurrences, and a high process loss rate are expected.
  • the target 1 is not bonded to the water-cooled plate 2, but the target 1 is fixed on the water-cooled plate 2 with a holder.
  • the ceramic material having a thermal conductivity of about ITO has a problem in that, when the adhesion between the water-cooled plate (backing plate) and the holder is not perfect, cooling during sputtering is insufficient and the target breaks. There is a problem that it is likely to occur.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems or drawbacks, and improves film uniformity (thickness uniformity) through the initial stage and sputtering life of the target, and generates less particles. Is to provide a target having a long life, a method for manufacturing the target, and a target-backing plate.
  • the present inventor paid attention to the shape of a sputtering target and a backing plate that supports the target, and assumed a target shape that expected erosion. It was found that the film uniformity (film thickness uniformity) was improved, the generation of particles was small, and the life of the target could be extended.
  • the “high use efficiency target” means a target having a shape that assumes erosion.
  • a target backing plate assembly for magnetron sputtering wherein the distance between the erosion surface of the target, the magnet disposed on the back surface of the target and the substrate surface facing the target is constant, and the target is subject to erosion by sputtering.
  • the backing plate surface is provided with a concavo-convex shape with a varying thickness so that the portion is thicker, and a thin portion of the target between the backing plate and the target having the concavo-convex shape is provided with a spacer made of a conductive material.
  • Target backing plate assembly characterized by
  • the present invention also includes: 2) From the position of 0.5 mm or more away from the erosion surface of the target that has undergone the final erosion at the bottom on both sides in the longitudinal direction of the target, The target backing plate assembly according to 1) above, wherein a notch is provided between the backing plate and the joining surface of the backing plate, which is the lower surface of the target. 3) The target backing plate assembly according to 1 or 2 above, wherein the target is two or more divided targets. 4) The target, the backing plate, and the spacer are joined with a brazing material, respectively. A target backing plate assembly according to any one of 1 to 3) is provided.
  • the present invention is also characterized in that 5) the sputtering target is indium, tin, aluminum, copper, tantalum, titanium, nickel, cobalt, ruthenium, tungsten, rhodium, or an alloy or oxide thereof. 4) The target backing plate assembly 6) according to any one of 4), wherein the spacer is copper, aluminum, titanium, molybdenum, or an alloy containing these as a main component. 7. The target backing plate assembly 7) according to any one of 1) to 6) above, wherein the thickness of the target at the thickest part and the total thickness of the target and the spacer at the thinnest part are constant. Target backing plate assembly according to item
  • the present invention also provides: 8) The target backing plate assembly 9) backing as described in any one of 1) to 7) above, wherein the target is asymmetric with respect to the longitudinal center line of the target.
  • the target backing plate assembly of the present invention can prolong the life of the target, improve the uniformity of the film through the initial stage of sputtering and the life of sputtering, and improve the uniformity of the particles. It has an excellent effect of less generation. Furthermore, even if there is a difference in erosion that varies depending on the type of target material, there is an effect that a highly efficient target can be easily manufactured in accordance with the specific target erosion.
  • FIG. 4 is a plan view (part), a CC cross-sectional view, an AA cross-sectional view, and a BB cross-sectional view of the target backing plate assembly of Example 1. It is a figure which shows the result of the fluctuation
  • FIG. 6 is a plan view (partial), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of a target backing plate assembly of Comparative Example 1; FIG.
  • FIG. 6 is a plan view (partial), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of a target backing plate assembly of Comparative Example 2.
  • FIG. 9 is a plan view (partial), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of a target backing plate assembly of Comparative Example 3;
  • FIG. 7 is a plan view (part) of a target backing plate assembly of Example 2, a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view.
  • FIG. 10 is a plan view (partial), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of a target backing plate assembly of Comparative Example 4;
  • FIG. 10 is a plan view (partial), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of a target backing plate assembly of Comparative Example 4;
  • FIG. 10 is a plan view (partial), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of a target backing plate assembly of Comparative Example 5;
  • FIG. 9 is a plan view (partial), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of a target backing plate assembly of Comparative Example 6;
  • the target can be applied to various targets such as a rectangle, a circle, and an ellipse, and the shape is not particularly limited.
  • magnetron sputtering in order to increase the sputtering efficiency, a magnet disposed on the back surface of the target is disposed. However, a portion that receives strong erosion and a portion that does not receive erosion are generated depending on the placement of the magnet or the strength of the lines of magnetic force.
  • the target backing plate assembly needs to have a structure that can cope with this, can perform stable sputtering, and can make the uniformity of the film more uniform.
  • the distance between the erosion surface of the target, the magnet disposed on the back surface of the target, and the substrate surface facing the target needs to be constant.
  • the target has an uneven shape in which the thickness is changed to the backing plate surface side so that the portion subjected to erosion by sputtering becomes thick.
  • a spacer made of a conductive material into a thin portion of the target between the backing plate and the target having an uneven shape. If the same material as the backing plate is used as the spacer material, there is no particular problem with the adhesion, and the cooling efficiency is equivalent, so it can be said to be a suitable material.
  • the upper surface of the backing plate has formed an unevenness (reverse unevenness) corresponding thereto.
  • this has the problem that the production of the backing plate is very complicated.
  • the spacer since only the spacer is introduced, the complexity in manufacturing the backing plate can be completely eliminated.
  • the target of the present invention is an uneven shape whose thickness is changed on the backing plate surface side so that the portion that receives erosion by sputtering becomes thick, and since the sputtering surface in the initial stage of sputtering is a planar shape, from the initial stage of sputtering. The effect that the uniformity of the film is uniform over the middle period is obtained.
  • the target of the present invention has a much better film uniformity from the initial stage to the final stage of sputtering, compared to the target that gives unevenness to the erosion surface of the target.
  • the edge portions on both sides in the longitudinal direction of the target from the position at least 0.5 mm away from the erosion surface of the target subjected to the final erosion. And it is desirable to form a notch part between the bonding surface of the backing plate which is the lower surface of a target toward the bottom part of a target. This produces an effect that the operation of placing and brazing the target on the backing plate is extremely easy when manufacturing the target backing plate assembly. As a result, the target backing plate assembly has this structure, but this does not hinder sputtering film formation.
  • This target backing plate assembly can be divided into two or more targets, so that a long target backing plate assembly can be produced. Further, there is an advantage that the target, the backing plate, and the spacer can be easily joined with the brazing material, and the present invention provides this target backing plate assembly.
  • the brazing material is not particularly limited, but a solder material having a low melting point such as indium can be used.
  • the sputtering target can be applied to indium, tin, aluminum, copper, tantalum, titanium, nickel, cobalt, ruthenium, tungsten, rhodium, or an alloy or oxide thereof.
  • it is suitable for producing a target for a display material such as ITO (oxide of indium and tin).
  • any conductive material can be applied, but copper, aluminum, titanium, molybdenum or an alloy thereof is particularly desirable.
  • the spacer can be made of the same material as the backing plate. Furthermore, in order to increase the adhesion or cooling efficiency between the spacer and the target or backing plate, it is also possible to perform a ground treatment such as plating or ion plating. The present invention includes these.
  • the spacer also has a function of preventing the target material from tilting on the backing plate.
  • the thickness of the target at the thickest part and the total thickness of the target and the spacer at the thinnest part can be made the same. This is because a plurality of thin spacers having different sizes can be prepared and arbitrarily adjusted. Further, the present invention can easily produce a target backing plate assembly in which the target is asymmetric with respect to the center line in the long side direction of the target. This is also because it is possible to prepare a plurality of spacers of different sizes and adjust them arbitrarily. This is a major feature of the present invention.
  • the erosion profile target of the present invention In the production of the erosion profile target of the present invention, a flat target is sputtered in advance, the erosion shape and depth at that time are examined, and based on this, the thickness of the target can be adjusted. As a result, even if there is a difference in erosion that varies depending on the type of target material, a highly efficient target can be easily manufactured in accordance with the specific target erosion.
  • the target backing plate assembly of the present invention is extremely easy to manufacture and has the advantage of extending the life of the target.
  • the film uniformity film thickness uniformity
  • the film uniformity can be improved through the initial stage of sputtering and the life of sputtering, and there is an excellent effect that the generation of particles is small.
  • a high use efficiency target can be easily manufactured according to the specific target erosion.
  • Example 1 The copper backing plate and target shown in FIG. 1 were used, and ITO (indium tin oxide) was used as the target.
  • FIG. 1 shows a plan view (partial), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of the target backing plate assembly.
  • the backing plate of the target backing plate assembly of the first embodiment is rectangular (rectangular) in plan, but the target has an elliptical shape at both ends in the longitudinal direction. In this case, a split target is used. The bottoms of both sides in the longitudinal direction of the divided target are asymmetric in the longitudinal direction.
  • the backing plate used was a plate whose side in the longitudinal direction was thinned by 5.0 mm, that is, a backing plate having a step of 5.0 mm.
  • a copper spacer of 4.5 mm thickness and 5.0 mm thickness was inserted into the stepped portion, that is, the thin side of the backing plate, and the target, the spacer, and the backing plate were joined by indium solder.
  • a spacer having a suitable thickness was inserted between the target and the backing plate, corresponding to the thickness (thinness).
  • ITO indium tin oxide
  • Sputtering was performed at a sputtering power of 10 kW up to 1600 kWh.
  • the weight of one target before use was 18.8 kg, and the weight after use was 11.2 kg.
  • the usage efficiency was 40%, which was higher than the comparative examples shown below.
  • Table 1 Since there was no significant change in the use efficiency depending on the type of target material, the same ITO target was used for the following test.
  • the data in Table 2 is shown in FIG. As shown by the relative ratio when the use start time is 100, 95 was maintained even at an integrated power amount of 1600 kWr. Further, the number of arcing occurrences was examined as a sputtering characteristic. The results are shown in Table 3. The data in Table 3 is shown in FIG. The value was 0 at the start of use, and gradually increased as sputtering continued. However, even with an integrated power amount of 1600 kWr, the number of arcing occurrences was low at about 87 times.
  • This process loss rate is a defect rate of the LCD panel caused by ITO particles having a size of 20 ⁇ m or more generated during ITO sputtering, for example.
  • the results are shown in Table 4.
  • the data of Table 4 is shown in FIG. As is clear from this result, even when the integrated power amount is 1600 kWr, the result is low at about 0.28, and the process loss rate is low. From the above results, excellent results were obtained in any case as compared with the comparative examples described later.
  • FIG. 5 shows a plan view (a part), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of the target backing plate assembly.
  • the backing plate of the target backing plate assembly of Comparative Example 1 has a rectangular (rectangular) shape in plan, but the target has an elliptical shape at both ends in the longitudinal direction. In this case, a split target is used.
  • the backing plate one having a thickness of about 5.0 mm on both sides in the longitudinal direction, that is, a backing plate having a step of 5.0 mm was used.
  • the thickness of the target at both ends is 11.5 mm
  • the thickness of the target existing in the center is 6.5 mm.
  • the split targets were placed so that they were on the same plane. These were directly joined to the backing plate by indium solder. Except for the split targets at both ends, the target is 6.5 mm thick.
  • Magnetron sputtering was performed using this ITO (indium tin oxide) target backing plate assembly. Sputtering was performed at a sputtering power of 10 kW up to 1600 kWh. The weight of one target before use was 25.2 kg, and the weight after use was 17.7 kg. As a result, the usage efficiency was 30%, which was lower than that of Example 1. The results are also shown in Table 1.
  • Example 2 In order to see the sputtering characteristics, the variation of the film formation rate was examined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2 and FIG. The relative ratio when the start of use is assumed to be 100 is 93 at an integrated power amount of 1600 kWr, which is slightly lower than that of Example 1. Further, the number of arcing occurrences was examined as a sputtering characteristic. The results are shown in Table 3 and FIG. The value was 0 at the start of use, and gradually increased as the sputtering continued. However, the accumulated power amount was 1600 kWr, which was 90 times, and the number of occurrences of arcing slightly increased compared to Example 1. Furthermore, the loss rate of the process was examined. The results are shown in Table 4 and FIG. As a result, the integrated power amount 1600 kWr was 0.37, and the process loss rate was slightly high. As is clear from the above results, in any case, the results were worse than Example 1.
  • FIG. 6 shows a plan view (part) of the target backing plate assembly, a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view.
  • the backing plate of the target backing plate assembly of Comparative Example 2 is rectangular (rectangular) in plan, but the target has an elliptical shape at both ends in the longitudinal direction. In this case, a split target is used.
  • a plate having both sides in the longitudinal direction reduced by 5.0 mm, that is, a backing plate having a step of 5 mm was used.
  • Magnetron sputtering was performed using this ITO (indium tin oxide) target backing plate assembly. Sputtering was performed at a sputtering power of 10 kW up to 1600 kWh. The weight of one target before use was 23.0 kg, and the weight after use was 15.6 kg. As a result, the usage efficiency was 32%, which was lower than that of Example 1. The results are also shown in Table 1.
  • Example 2 In order to see the sputtering characteristics, the variation of the film formation rate was examined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2 and FIG. The relative ratio when the start of use is assumed to be 100 is 85 at an integrated power amount of 1600 kWr, which is significantly lower than that of Example 1. Further, the number of arcing occurrences was examined as a sputtering characteristic. The results are shown in Table 3 and FIG. The value was 0 at the start of use, and gradually increased as the sputtering continued. However, the number of arcing occurrences was significantly increased compared to Example 1 at 143 times at an integrated power amount of 1600 kWr. Furthermore, the loss rate of the process was examined. The results are shown in Table 4 and FIG. As a result, the integrated power amount 1600 kWr was 0.63, and the process loss rate was significantly increased. As is clear from the above results, in all cases, the results were significantly worse than those in Example 1.
  • FIG. 7 shows a plan view (a part), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of the target backing plate assembly.
  • the backing plate of the target backing plate assembly of Comparative Example 3 is rectangular (rectangular) in plan, but the target has an elliptical shape at both ends in the longitudinal direction. In this case, a split target is used.
  • a plate having both sides in the longitudinal direction reduced by 5.0 mm that is, a backing plate having a step of 5.0 mm was used.
  • a 5.0 mm thick target was used corresponding to this step, that is, on the thin side of the backing plate.
  • the split target having an upper surface that is 11.5 mm at the highest part and is inclined to the same height as the adjacent 5.5 mm target.
  • Magnetron sputtering was performed using this ITO (indium tin oxide) target backing plate assembly. Sputtering was performed at a sputtering power of 10 kW up to 1600 kWh. The weight of one target before use was 23.0 kg, and the weight after use was 15.5 kg. As a result, the usage efficiency was 33%, which was lower than that of Example 1. The results are also shown in Table 1.
  • Example 2 In order to see the sputtering characteristics, the variation of the film formation rate was examined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2 and FIG. The relative ratio when the start of use is set to 100 is 86 at an integrated power amount of 1600 kWr, which is significantly lower than that of Example 1. Further, the number of arcing occurrences was examined as a sputtering characteristic. The results are shown in Table 3 and FIG. The value was 0 at the start of use, and gradually increased as the sputtering continued. However, the number of arcing increased significantly compared to Example 1 with 139 times at an integrated power amount of 1600 kWr. Furthermore, the loss rate of the process was examined. The results are shown in Table 4 and FIG. As a result, the integrated power amount 1600 kWr was 0.59, and the process loss rate was remarkably high. As is clear from the above results, in all cases, the results were significantly worse than those in Example 1.
  • FIG. 8 shows a plan view (part) of the target backing plate assembly, a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view.
  • the backing plate of the target backing plate assembly of Example 2 is rectangular (rectangular) in plan, but the target has an elliptical shape at both ends in the longitudinal direction. In this case, a split target is used. Similar to the first embodiment, the bottoms of both side portions in the longitudinal direction of the division target are asymmetric in the longitudinal direction (uneven shape).
  • the backing plate was a flat backing plate.
  • the targets on both sides in the longitudinal direction were provided with notches of 4.5 mm and 5.0 mm on the backing plate side. Then, 4.5 mm thick and 5.0 mm thick spacers made of copper were respectively inserted into the notch portions of the target, and the target, spacer and backing plate were joined with indium solder. Where the thickness of the target is different, a spacer having a suitable thickness was inserted between the target and the backing plate, corresponding to the thickness (thinness).
  • FIG. 9 shows a plan view (partial), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of the target backing plate assembly.
  • the backing plate of the target backing plate assembly of Comparative Example 4 is rectangular (rectangular) in plan, but the target has an elliptical shape at both ends in the longitudinal direction. In this case, a split target is used.
  • the backing plate was a flat backing plate. And all the targets used the target of 11.5 mm thickness. Then, the target and the backing plate were joined with indium solder.
  • Magnetron sputtering was performed using this ITO (indium tin oxide) target backing plate assembly. Sputtering was performed at a sputtering power of 10 kW up to 1600 kWh. The weight of one target before use was 37.3 kg, and the weight after use was 29.8 kg. As a result, the usage efficiency was 20%, which was lower than that of Example 2. The results are also shown in Table 1.
  • Example 2 In order to see the sputtering characteristics, the variation in the deposition rate was examined in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 2 and FIG. The relative ratio when the start of use is set to 100 is 93 when the integrated power amount is 1600 kWr, which is slightly lower than that of Example 2. Further, the number of arcing occurrences was examined as a sputtering characteristic. The results are shown in Table 3 and FIG. It was 0 at the start of use, and gradually increased as the sputtering continued. However, the number of arcing slightly increased compared to Example 2 with 93 times at an integrated power amount of 1600 kWr. Furthermore, the loss rate of the process was examined. The results are shown in Table 4 and FIG. As a result, the integrated power amount 1600 kWr was 0.35, and the process loss rate was high. As is clear from the above results, the results were slightly worse in any case than in Example 2.
  • FIG. 10 shows a plan view (a part), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of the target backing plate assembly.
  • the backing plate of the target backing plate assembly of Comparative Example 5 is rectangular (rectangular) in plan, but the target has an elliptical shape at both ends in the longitudinal direction. In this case, a split target is used.
  • the backing plate was a flat backing plate.
  • Magnetron sputtering was performed using this ITO (indium tin oxide) target backing plate assembly. Sputtering was performed at a sputtering power of 10 kW up to 1600 kWh. The weight of one target before use was 34.5 kg, and the weight after use was 27.0 kg. As a result, the usage efficiency was 22%, which was lower than that of Example 2. The results are also shown in Table 1.
  • Example 2 In order to see the sputtering characteristics, the variation in the deposition rate was examined in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 2 and FIG. The relative ratio when the start of use is set to 100 is 83 at an integrated power amount of 1600 kWr, which is significantly lower than that of Example 2. Further, the number of arcing occurrences was examined as a sputtering characteristic. The results are shown in Table 3 and FIG. Although it was 0 at the start of use and gradually increased as the sputtering continued, it reached 155 times with an integrated power amount of 1600 kWr, and the number of occurrences of arcing significantly increased compared to Example 2. Furthermore, the loss rate of the process was examined. The results are shown in Table 4 and FIG. As a result, the integrated power amount 1600 kWr was 0.69, and the process loss rate was remarkably high. As is clear from the above results, in all cases, the results were significantly worse than those in Example 2.
  • FIG. 11 shows a plan view (a part), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of the target backing plate assembly.
  • the backing plate of the target backing plate assembly of Comparative Example 6 has a rectangular (rectangular) shape in plan, but the target has an elliptical shape at both ends in the longitudinal direction. In this case, a split target is used.
  • the backing plate was a flat backing plate.
  • the target of both edges there is a difference in height from other adjacent targets, it was 11.5 mm at the highest part, and it was inclined until it became the same height as the adjacent 10.5 mm thick target at the central part.
  • a split target having an upper surface was placed, and these were directly joined to the backing plate by indium solder.
  • the targets at both edges exceeded the step and extended to the target at the center as shown in FIG. That is, a horizontal portion having the same thickness as that of the thin central portion is provided.
  • Magnetron sputtering was performed using this ITO (indium tin oxide) target backing plate assembly. Sputtering was performed at a sputtering power of 10 kW up to 1600 kWh. The weight of one target before use was 34.5 kg, and the weight after use was 26.9 kg. As a result, the usage efficiency was 22%, which was lower than that of Example 2. The results are also shown in Table 1.
  • Example 2 In order to see the sputtering characteristics, the variation in the deposition rate was examined in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 2 and FIG. The relative ratio when the start of use is set to 100 is 84 when the integrated power amount is 1600 kWr, which is significantly lower than that of Example 2. Further, the number of arcing occurrences was examined as a sputtering characteristic. The results are shown in Table 3 and FIG. Although it was 0 at the start of use and gradually increased as the sputtering continued, it reached 148 times at an integrated power amount of 1600 kWr, and the number of arcing occurrences was significantly increased compared to Example 2.
  • the target backing plate assembly of the present invention can extend the life of the target, improve film uniformity (thickness uniformity) throughout the sputtering life, and can also be used for the types of target materials. Even if there is a difference in erosion that varies depending on the target erosion, it has an effect that a target corresponding to a specific target erosion can be easily manufactured. Therefore, it is useful as a target backing plate assembly that can be used for various materials.

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Abstract

マグネトロンスパッタリング用ターゲットバッキングプレート組立体であって、ターゲットのエロージョン面とターゲットの背面に配置したマグネット及びターゲットに対向する基板面との距離がそれぞれ一定であり、当該ターゲットはスパッタリングによりエロージョンを受ける部位が厚くなるようにバッキングプレート面側に厚さを変化させた凹凸形状を備え、バッキングプレートと凹凸形状を有するターゲット間のターゲットの肉薄部分に導電性の材料からなるスペーサーを備えていることを特徴とするターゲットバッキングプレート組立体。ターゲットのスパッタライフを通じて膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）を良好にするとともに、ターゲットの寿命が長い高使用効率ターゲット、ターゲットの製造方法及びターゲット－バッキングプレートを提供する。

Description

ターゲットバッキングプレート組立体
　本発明は、ターゲットの寿命を長くすることができるとともに、スパッタライフを通じて膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）を良好にすることができ、またターゲットの材料の種類により変化するというエロージョンの相違があっても、固有のターゲットエロージョンに応じた高使用効率ターゲットを容易に製造することができるターゲットバッキングプレート組立体を提供する
 スパッタリングによる薄膜の形成方法は、各種の電子・電気部品等の製造に広範囲に使用されている。
 スパッタリング法は、陽極となる基板と陰極となるターゲットとを対向させ、不活性ガス雰囲気下でこれらの基板とターゲットの間に高電圧を印加して電場を発生させるものであり、この時電離した電子と不活性ガスが衝突してプラズマが形成され、このプラズマ中の陽イオンがターゲット表面に衝突してターゲット構成原子を叩きだし、この飛び出した原子が対向する基板表面に付着して膜が形成されるという原理を用いたものである。
　現在、スパッタリングの多くは、いわゆるマグネトロンスパッタリングと呼ばれている方法が使用されている。マグネトロンスパッタリング法は、ターゲットの裏側に磁石をセットしターゲット表面に電界と垂直方向に磁界を発生させてスパッタリングを行なう方法であり、このような直交電磁界空間内ではプラズマの安定化および高密度化が可能であり、スパッタ速度を大きくすることができるという特徴を有している。
 一般に、マグネトロンスパッタリングは磁界中に電子を捕らえて、効率よくスパッタガスを電離するが、マグネットの構造や種類、さらにはスパッタ条件、ターゲットの材質、スパッタ装置の種類等によって、スパッタリング中の、ターゲットの侵食（エロージョン）のされ方が異なり、均一なエロージョンがなされない。これは、マグネトロンスパッタリング法に限らず、他のスパッタリング法においても同様である。
 ターゲットは最も深くエロージョンされたところが限界に達したところで寿命となり、新規なターゲットと交換される。一般に、ターゲットは平板状又は円筒形に形成されている。
 また、ターゲットが局所的に深くエロージョンされると、スパッタリングが均一に起こらず、膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）が悪化するという問題も発生するようになる。
 さらに、ターゲットは厚さが残っているのにも関わらず、寿命を迎える事がある。これは、ターゲットライフの途中で、成膜プロセスの中で定められた膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）や工程ロス率といった管理値が、ある設定許容値を超えるような場合である。こうした時は、同じターゲットを継続して使用すると、許容値を超えてしまうため、ターゲットに残り厚があっても、新規なターゲットと交換される。つまり、ターゲットの寿命は本来よりも短いものとなる。
 このようなことから、ターゲットのエロージョン面の構造、バッキングプレートの構造、そしてターゲットとバッキングプレートとの組立体の構造に、様々な工夫を凝らされている。例えば、下記特許文献１では直方体の多分割ターゲットで、エロージョンを受ける分割ターゲットに高低差がある場合に、高さが高いターゲットの面から高さが低い面に向けて斜面としたターゲットが提案されている。この場合は、ターゲットのエロージョン面と基板との距離及び該エロージョン面とターゲットの裏面に配置されたマグネットとの距離が不均一であるため、スパッタリング初期では均一なスパッタリングが行われないという問題がある。
　下記特許文献２では、バッキングプレートを凸型とし、このバッキングプレートの上に分割ターゲットを載せ、ボンディングする際に、ターゲット間のボンディング剤が容易に除去できるように、端部のターゲットをＬ字型にしたターゲット－バッキングプレート組立体が提案されている。この場合は、単にボンディング剤を除去するのを容易にするのが目的であるため、エロージョンに対応したターゲットの形状制御はできず、またバッキングプレートが一定形状の凸型であるために、汎用性がないという問題がある。
　下記特許文献３は、傾斜方式のスパッタリングターゲットとそれを保持するバッキングプレートとの工夫が提案されている。この場合、重力方向のずれを防止するために、バッキングプレートが下駄の歯状に形成され、この凸型にターゲットが嵌る形状になっている。この場合も、ターゲットの使用効率（利用効率）を上げる工夫は特になされておらず、エロージョンに対応したターゲットの形状制御はできない。また、バッキングプレートも特異な形状を有しているので汎用性がないという問題がある。
　下記特許文献４は、ターゲットの使用効率を上げる工夫がなされている。この場合、ターゲットのエロージョン面は、断面が逆Ｍ字型に形成されている。この場合で問題となるのは、初期エロージョン面が基板及びターゲットの裏面側に配置されているマグネットと平行になっていないので、初期から中期にかけて、スパッタリング時に飛翔する粒子が不規則（変則的）となる問題がある。
　下記特許文献５は、ターゲットの底面が湾曲しており、またバッキングプレートの上面はターゲットの底面に合わせた形にくぼみが形成されている。この場合、ターゲットの使用効率を考慮されたものであるが、ターゲットもバッキングプレートも特異な形状を有しているために、製作が複雑でコスト高になる問題があり、またバッキングプレートが特異な形状を有しているために、汎用性がないという問題がある。
　下記特許文献６は、同様に円盤型のターゲットで、バッキングプレートも円盤型であり、これらの位置決めが目視できるように、円盤の円周に沿った形状の凹凸が形成されている。ターゲットもバッキングプレートも特異な形状を有しているために、製作が複雑でコスト高になる問題があり、またバッキングプレートが特異な形状を有しているために、汎用性がないという問題がある。
　下記特許文献７は、第３図（ａ）や（ｃ）のように、「スパッタリングされる面の方にターゲット厚さを厚くしたもの」においても有効であると述べている。しかし、このような形状のもの（初期エロージョン面が基板及びターゲットの裏面側に配置されているマグネットと平行になっていないもの）は、スパッタリング時に飛翔する粒子が
不規則（変則的）になる問題があると指摘している。つまり、使用効率は高くても、ターゲット使用中の成膜速度の変化が大きく、アーキング発生回数が多く、工程ロス率が高い、といった問題が予想される。
 また、この特許文献７では、第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれもターゲット1は水冷板２にボンディングしたものではなくターゲット１をホルダーにより水冷板２上に固定して使用した実施例とある。この方法であると、ＩＴＯくらいの熱伝導率を有するセラミックス材では、水冷板（バッキングプレート）とホルダーとの密着性が完全でない場合、スパッタ中の冷却が不充分で、ターゲットが割れるといった不具合の生じる可能性が高くなるという問題がある。
　以上から、従来のスパッタリングターゲットにおいては、ターゲットの使用効率が高く、初期のスパッタリング時から、均一なスパッタリングが可能であり、かつターゲット及びバッキングプレートが単純な形で、製作が容易であるという観点からの工夫がなされていないという問題がある。また、アーキングの発生の問題があるなどの欠点がある。
特許第３７６０６５２号公報 特開２００９－５７５９８号公報 特開２００５－２００６８２号公報 特開２００７－２２４３９２号公報 特表２００７－５０５２１７号公報 特開２００９－１４４１８６号公報 特開昭５９－２３２２７１号公報
　本発明は、上記のような問題または欠点に鑑みてなされたもので、ターゲットの初期及びスパッタライフを通じて膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）を良好にするとともに、パーティクルの発生が少なく、さらにはターゲットの寿命が長いターゲット、同ターゲットの製造方法及びターゲット－バッキングプレートを提供することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明者はスパッタリング用ターゲットの形状とそれを支持するバッキングプレートに着目し、エロージョンを予想したターゲット形状とし、そのターゲットを用いてスパッタリングすることにより、スパッタライフを通じて膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）を良好にするとともに、パーティクルの発生が少なく、さらにはターゲットの寿命を長くすることができるとの知見を得た。なお、本明細書で使用する「高使用効率ターゲット」は、このように、エロージョンを想定した形状を持つターゲットを意味するものである。
　本発明は、上記知見に基づき、
１）マグネトロンスパッタリング用ターゲットバッキングプレート組立体であって、ターゲットのエロージョン面とターゲットの背面に配置したマグネット及びターゲットに対向する基板面との距離がそれぞれ一定であり、当該ターゲットはスパッタリングによりエロージョンを受ける部位が厚くなるようにバッキングプレート面側に、厚さを変化させた凹凸形状を備え、バッキングプレートと凹凸形状を有するターゲット間のターゲットの肉薄部分に導電性の材料からなるスペーサーを備えていることを特徴とするターゲットバッキングプレート組立体
 本発明は、また
２）ターゲットの長手方向の両側の底部において、最終エロージョンを受けたターゲットのエロージョン面から０．５ｍｍ以上離れた位置から、ターゲットの長手方向の両側の縁部及びターゲットの底部に向けて、ターゲットの下面であるバッキングプレートの接合面との間に、切り欠き部を備えることを特徴とする上記１）記載のターゲットバッキングプレート組立体。
３）ターゲットが２以上の分割ターゲットであることを特徴とする上記１又は２記載のターゲットバッキングプレート組立体
４）ターゲット、バッキングプレート、スペーサーをそれぞれロウ材で接合したことを特徴とする上記１）～３）のいずれか一項に記載のターゲットバッキングプレート組立体、を提供する。
 本発明は、また
５）スパッタリングターゲットがインジウム、錫、アルミニウム、銅、タンタル、チタン、ニッケル、コバルト、ルテニウム、タングステン、ロジウム、若しくはこれらの合金又は酸化物であることを特徴とする上記１）～４）のいずれか一項に記載のターゲットバッキングプレート組立体
６）スペーサーが、銅、アルミニウム、チタン、モリブデン又はこれらを主成分とする合金であることを特徴とする上記１）～５）のいずれか一項に記載のターゲットバッキングプレート組立体
７）最も厚い部位のターゲットの厚みと、薄い部位のターゲット及びスペーサーの合計厚みが一定であることを特徴とする上記１）～６）のいずれか一項に記載のターゲットバッキングプレート組立体
 本発明は、また
８）ターゲットの長手方向の中心線に対して、ターゲットが非対称であることを特徴とする上記１）～７）のいずれか一項に記載のターゲットバッキングプレート組立体
９）バッキングプレートの厚みが一定である平板状のプレートであることを特徴とする上記１）～８）のいずれか一項に記載のターゲットバッキングプレート組立体
１０）バッキングプレートの長手方向の両端部の厚みのみが、他の厚みに較べて薄く、厚みの境界に段差を有することを特徴とする上記１）～８）のいずれか一項に記載のターゲットバッキングプレート組立体、を提供する。
 本発明のターゲットバッキングプレート組立体は、該ターゲットの寿命を長くすることができるとともに、スパッタ初期及びスパッタライフを通じて膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）を良好にすることができ、またパーティクルの発生が少ないという優れた効果を有する。
 さらに、ターゲットの材料の種類により変化するというエロージョンの相違があっても、固有のターゲットエロージョンに応じて高使用効率ターゲットを容易に製造することができる効果を有する。
実施例１のターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図である。 実施例及び比較例の成膜速度の変動の結果を示す図である。 実施例及び比較例のアーキング発生回数の結果を示す図である。 実施例及び比較例の工程ロス率の結果を示す図である。 比較例１のターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図である。 比較例２のターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図である。 比較例３のターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図である。 実施例２のターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図である。 比較例４のターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図である。 比較例５のターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図である。 比較例６のターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図である。
 マグネトロンスパッタリング用ターゲットバッキングプレート組立体である。ターゲットは矩形、円形、楕円形等の種々のターゲットに適用でき、特に形状に制限はない。マグネトロンスパッタリングでは、スパッタリング効率を上げるために、ターゲットの背面に配置したマグネットを配置するが、マグネットの配置あるいは磁力線の強度によってエロージョンを強く受ける部分と受けない部分が発生する。
 これはスパッタリング装置に依存するが、ターゲットバッキングプレート組立体は、これに対応でき、安定したスパッタリングができ、膜のユニフォーミティをより均一にすることができる構造を持つ必要がある。
 しかし、基本構造として、ターゲットのエロージョン面とターゲットの背面に配置したマグネット及びターゲットに対向する基板面との距離がそれぞれ一定とすることが必要である。
 一方、上記のようにエロージョンを強く受ける部分と受けない部分が発生するが、エロージョンを強く受けた箇所がターゲットの寿命を律することになる。
 しかし、このような場合であっても、ターゲットの全体の使用効率は常に高める必要が求められる。従来のスパッタリングターゲットではターゲットのエロージョンを強く受ける部位を盛り上げることが提案されている。しかし、この場合は、ターゲットと基板間の距離が一定でないために、特にスパッタリング初期において、膜のユニフォーミティが安定しないという問題がある。
 このようなことから、本願発明においては、ターゲットはスパッタリングによりエロージョンを受ける部位が厚くなるようにバッキングプレート面側に厚さを変化させた凹凸形状とするものである。この場合、重要なことはバッキングプレートと凹凸形状を有するターゲット間のターゲットの肉薄部分に、導電性の材料からなるスペーサーを導入することである。スペーサーの材質としては、バッキングプレートと同種のものを使用すると、密着性に特に問題がなくなり、また冷却効率も同等なので、好適な材料と言える。
 従来、ターゲットの下面に凹凸がある場合には、バッキングプレートの上側の面がそれに対応させた凹凸（逆凹凸）を形成させていた。しかし、これはバッキングプレートの製作が非常に複雑になるという問題があった。しかし、本願発明では、スペーサーを導入するだけなので、バッキングプレート製作上での複雑さを完全に解消できるという大きな効果を有する。
 一見、バッキングプレートの変形に見えるが、従来はこのような構造のターゲットバッキングプレート組立体は存在していなかった。これはターゲットとバッキングプレートが一体であることが必要であるとの認識がその原因と考えられる。
 しかしながら、本願発明は、多くの実験により、これがスペーサーの導入により解決できたのである。また、本発明のターゲットはスパッタリングによりエロージョンを受ける部位が厚くなるようにバッキングプレート面側に厚さを変化させた凹凸形状とするものであり、スパッタリング初期におけるスパッタリング面は平面形状なので、スパッタリング初期から中期にかけて、膜のユニフォーミティが均一であるという効果が得られる。
 また、中期から末期にかけても、エロージョン面に凹凸を付与するものに較べて、膜のユニフォーミティの悪化が緩やかであるという結果が得られた。このように、本願発明ターゲットはスパッタリング初期の段階から末期に至るまで、ターゲットのエロージョン面に凹凸を付与するものに較べて格段に膜のユニフォーミティが良好である。
 また、本発明はターゲットバッキングプレート組立体において、ターゲットの長手方向の両側の底部に、最終エロージョンを受けたターゲットのエロージョン面から０．５ｍｍ以上離れた位置から、ターゲットの長手方向の両側の縁部及びターゲットの底部に向けて、ターゲットの下面であるバッキングプレートの接合面との間に、切り欠き部を形成するのが望ましい。
 これはターゲットバッキングプレート組立体を製作する上で、バッキングプレート上にターゲットを載せ、ロウ付けする操作が極めて容易であるという効果を生ずる。結果として、ターゲットバッキングプレート組立体は、この構造をとるが、これによってスパッタリング成膜が支障となるものではない。
 このターゲットバッキングプレート組立体は、ターゲットが２以上の分割ターゲットとすることも可能であり、これによって長尺のターゲットバッキングプレート組立体の作製が可能である。また、ターゲット、バッキングプレート、スペーサーをそれぞれロウ材で接合することが容易であるという利点があり、本願発明は、このターゲットバッキングプレート組立体を提供するものである。ロウ材としては特に制限はないが、インジウム等の低融点の半田材を使用することができる。
 本発明のターゲットバッキングプレート組立体において、スパッタリングターゲットとして、インジウム、錫、アルミニウム、銅、タンタル、チタン、ニッケル、コバルト、ルテニウム、タングステン、ロジウム、若しくはこれらの合金又は酸化物等に適用することができる。特に、ＩＴＯ（インジウムと錫の酸化物）等の表示材用ターゲットの製作に好適である。また、スペーサーとしては、導電性材料であれば適用できるが、特に銅、アルミニウム、チタン、モリブデン又はこれらの合金であるのが望ましい。
 また、このスペーサーは、上記のようにバッキングプレートと同質の材料を使用することもできる。さらに、スペーサーとターゲット又はバッキングプレートとの密着性又は冷却効率を増加させるために、メッキやイオンプレーティングなどの下地処理を行うことも可能である。本願発明は、これらを包含する。スペーサーは、バッキングプレート上でターゲット材の傾きを防止する働きも有している。
 ターゲットバッキングプレート組立体は、最も厚い部位のターゲットの厚みと、薄い部位のターゲット及びスペーサーの合計厚みを同一にすることができる。
 これはサイズの異なる複数の薄いスペーサーを準備し、任意に調整することが可能であるからである。また、本発明は、ターゲットの長辺方向の中心線に対して、ターゲットが非対称であるターゲットバッキングプレート組立体を容易に作製できる。これも同様に、サイズの異なる複数のスペーサーを準備し、それによって任意に調整することが可能であるからである。これは、本願発明の大きな特徴である。
 これによって、バッキングプレートの厚みが一定である平板状のプレートに適用でき、バッキングプレートの形状を工夫する必要がないのが大きな利点である。また、バッキングプレートの長手方向の両端部の厚みのみを、他の厚みに較べて薄く、厚みの境界に段差を有するという程度の単純なバッキングプレートを使用することも、勿論可能である。本願発明は、これらを包含するものである。
 本発明のエロージョンプロファイルターゲットの製造に際しては、予め平板状のターゲットをスパッタリングし、その時のエロージョン形状及び深さを調べ、それに基づいて、ターゲットの厚さ調節することができる。
 これによって、ターゲットの材料の種類により変化するというエロージョンの相違があっても、固有のターゲットエロージョンに応じて高使用効率ターゲットを容易に製造することができる。
 本発明のターゲットバッキングプレート組立体は、製作が極めて容易であると共に、該ターゲットの寿命を長くすることができる利点がある。また、スパッタ初期及びスパッタライフを通じて膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）を良好にすることができ、またパーティクルの発生が少ないという優れた効果を有する。さらに、ターゲットの材料の種類により変化するというエロージョンの相違があっても、固有のターゲットエロージョンに応じて高使用効率ターゲットを容易に製造することができる大きな効果を有する。
　次に、実施例に基づいて本発明を説明する。なお、以下の実施例は発明を容易に理解できるようにするためのものであり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に基づく他の例又は変形は、当然本発明に含まれるものである。
（実施例１）
　図１に示す銅製のバッキングプレートとターゲットを使用し、ターゲットにはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を用いた。図１には、ターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図を示す。この図１に示すように、実施例１のターゲットバッキングプレート組立体のバッキングプレートは、平面的に矩形（長方形）であるが、ターゲットは長手方向の両端部が楕円形になっている。この場合、分割ターゲットを使用している。この分割ターゲットの長手方向の両側部の底部は長手方向に左右非対称になっている。
 バッキングプレートは長手方向の両側を５．０ｍｍ薄くしたもの、すなわち段差が５．０ｍｍあるバッキングプレートを使用した。この段差部、すなわちバッキングプレートの薄い側に、銅製の４．５ｍｍ厚と５．０ｍｍ厚のスペーサーを入れターゲット、スペーサー、バッキングプレートをそれぞれインジウム半田により接合した。ターゲットの厚さが異なるところは、その厚さ（薄さ）に対応させて、ターゲットとバッキングプレートとの間には、適合する厚みのスペーサーを挿入した。
 このＩＴＯ（インジウム錫酸化物）ターゲットを用いてマグネトロンスパッタリングした。スパッタ条件は、スパッタパワー１０ｋＷで１６００ｋＷｈに至るまでスパッタリングを行った。ターゲット１枚の使用前重量は１８．８ｋｇであり、使用後の重量は１１．２ｋｇであった。この結果、使用効率は４０％であり、下記に示す比較例に較べ高効率であった。この結果を表１に示す。ターゲット材料の種類によって使用効率に大きな変化はないので、以下同様のＩＴＯターゲットを用いてテストした。
 スパッタリング特性を見るために成膜速度の変動を調べた。この結果を表２に示す。表２のデータを図に示すと図２のようになる。使用開始時を１００とした場合の相対比で示すが、積算電力量１６００ｋＷＨｒでも９５を維持していた。
 また、スパッタリング特性としてアーキング発生回数を調べた。この結果を表３に示す。表３のデータを図に示すと、図３のようになる。使用開始時には０であり、スパッタリングが継続していくにつれ次第に増加の傾向をたどるが、積算電力量１６００ｋＷＨｒでも８７回程度で、アーキング発生回数が低い結果が得られた。
 さらに、工程のロス率を調べた。この工程ロス率は、例えばＩＴＯスパッタリング中に発生した大きさ２０μｍ以上のＩＴＯパーティクルを原因とするＬＣＤパネルの不良率である。この結果を表４に示す。また、表４のデータを図に示すと、図４のようになる。この結果から明らかなように、積算電力量１６００ｋＷＨｒでも０．２８程度で、工程ロス率は低い結果が得られた。
 以上の結果から、後述する比較例に比べて、いずれの場合も優れた結果が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
（比較例１）
　図５に示す銅製のバッキングプレートとターゲットを使用し、実施例１と同様に、ターゲットにはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を用いた。図５には、ターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図を示す。この図５に示すように、比較例１のターゲットバッキングプレート組立体のバッキングプレートは、平面的に矩形（長方形）であるが、ターゲットは長手方向の両端部が楕円形になっている。この場合、分割ターゲットを使用している。バッキングプレートは長手方向の両側を５．０ｍｍ程度薄くしたもの、すなわち段差が５．０ｍｍあるバッキングプレートを使用した。
 この段差部に対応させて、すなわちバッキングプレートの薄い側に、５ｍｍ厚いターゲットを使用し、両端のターゲットの厚みが１１．５ｍｍ、中央に存在するターゲットの厚みが６．５ｍｍであり、これらのターゲットが同一平面になるように、分割ターゲットを配置した。そして、これらをバッキングプレートとインジウム半田により直接接合した。両端部の分割ターゲット以外は、６．５ｍｍ厚のターゲットである。
 このＩＴＯ（インジウム錫酸化物）ターゲットバッキングプレート組立体を用いてマグネトロンスパッタリングした。スパッタ条件は、スパッタパワー１０ｋＷで１６００ｋＷｈに至るまでスパッタリングを行った。
 ターゲット１枚の使用前重量は２５．２ｋｇであり、使用後の重量は１７．７ｋｇであった。この結果、使用効率は３０％であり、上記実施例１に較べ低効率であった。この結果を、同様に表１に示す。
 スパッタリング特性を見るために、実施例１と同様に成膜速度の変動を調べた。この結果を表２及び図２に示す。使用開始時を１００とした場合の相対比で示すが、積算電力量１６００ｋＷＨｒで９３となり、実施例１に比べやや低下していた。また、スパッタリング特性としてアーキング発生回数を調べた。この結果を表３及び図３に示す。使用開始時には０であり、スパッタリングが継続していくにつれ次第に増加の傾向をたどるが、積算電力量１６００ｋＷＨｒで９０回となり、アーキング発生回数が実施例１に比べやや増加した。
 さらに、工程のロス率を調べた。この結果を表４及び図４に示す。この結果、積算電力量１６００ｋＷＨｒで０．３７となり、工程ロス率はやや高くなった。以上の結果から明らかなように、実施例１に比べて、いずれの場合も悪い結果となった。
（比較例２）
　図６に示す銅製のバッキングプレートとターゲットを使用し、実施例１と同様に、ターゲットにはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を用いた。図６には、ターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図を示す。この図６に示すように、比較例２のターゲットバッキングプレート組立体のバッキングプレートは、平面的に矩形（長方形）であるが、ターゲットは長手方向の両端部が楕円形になっている。この場合、分割ターゲットを使用している。バッキングプレートは長手方向の両側を５．０ｍｍ薄くしたもの、すなわち段差５ｍｍがあるバッキングプレートを使用した。
 この段差部に対応させて、すなわちバッキングプレートの薄い側に、５ｍｍ厚いターゲットを使用した。両縁部のターゲットについては、他の隣接するターゲットとは高低差があり、最高部で１１．５ｍｍであり、隣接する５．５ｍｍターゲットと同一高さになるまで傾斜させた上面を持つ分割ターゲットを配置し、これらをバッキングプレートとインジウム半田により直接接合した。
 このＩＴＯ（インジウム錫酸化物）ターゲットバッキングプレート組立体を用いてマグネトロンスパッタリングした。スパッタ条件は、スパッタパワー１０ｋＷで１６００ｋＷｈに至るまでスパッタリングを行った。
 ターゲット１枚の使用前重量は２３．０ｋｇであり、使用後の重量は１５．６ｋｇであった。この結果、使用効率は３２％であり、上記実施例１に較べ低効率であった。この結果を、同様に表１に示す。
 スパッタリング特性を見るために、実施例１と同様に成膜速度の変動を調べた。この結果を表２及び図２に示す。使用開始時を１００とした場合の相対比で示すが、積算電力量１６００ｋＷＨｒで８５となり、実施例１に比べ著しく低下した。
 また、スパッタリング特性としてアーキング発生回数を調べた。この結果を表３及び図３に示す。使用開始時には０であり、スパッタリングが継続していくにつれ次第に増加の傾向をたどるが、積算電力量１６００ｋＷＨｒで１４３回となり、アーキング発生回数が実施例１に比べ著しく増加した。
 さらに、工程のロス率を調べた。この結果を表４及び図４に示す。この結果、積算電力量１６００ｋＷＨｒで０．６３となり、工程ロス率は著しく高くなった。
 以上の結果から明らかなように、実施例１に比べて、いずれの場合も著しく悪い結果となった。
（比較例３）
　図７に示す銅製のバッキングプレートとターゲットを使用し、実施例１と同様に、ターゲットにはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を用いた。図７には、ターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図を示す。この図７に示すように、比較例３のターゲットバッキングプレート組立体のバッキングプレートは、平面的に矩形（長方形）であるが、ターゲットは長手方向の両端部が楕円形になっている。この場合、分割ターゲットを使用している。バッキングプレートは長手方向の両側を５．０ｍｍ薄くしたもの、すなわち段差５．０ｍｍがあるバッキングプレートを使用した。
 この段差部に対応させて、すなわちバッキングプレートの薄い側に、５．０ｍｍ厚いターゲットを使用した。両縁部のターゲットについては、他の隣接するターゲットとは高低差があり、最高部で１１．５ｍｍであり、隣接する５．５ｍｍターゲットと同一高さになるまで傾斜させた上面を持つ分割ターゲットを配置し、これらをバッキングプレートとインジウム半田により直接接合した。
 この場合、両縁部のターゲットは段差を超え、図７に示すように、中央部のターゲットにまで延在するようにした。すなわち、厚さの薄い中央部の厚さと同一の厚さを有する水平部分があるようにした。
 このＩＴＯ（インジウム錫酸化物）ターゲットバッキングプレート組立体を用いてマグネトロンスパッタリングした。スパッタ条件は、スパッタパワー１０ｋＷで１６００ｋＷｈに至るまでスパッタリングを行った。
 ターゲット１枚の使用前重量は２３．０ｋｇであり、使用後の重量は１５．５ｋｇであった。この結果、使用効率は３３％であり、上記実施例１に較べ低効率であった。この結果を、同様に表１に示す。
 スパッタリング特性を見るために、実施例１と同様に成膜速度の変動を調べた。この結果を表２及び図２に示す。使用開始時を１００とした場合の相対比で示すが、積算電力量１６００ｋＷＨｒで８６となり、実施例１に比べ著しく低下した。
 また、スパッタリング特性としてアーキング発生回数を調べた。この結果を表３及び図３に示す。使用開始時には０であり、スパッタリングが継続していくにつれ次第に増加の傾向をたどるが、積算電力量１６００ｋＷＨｒで１３９回となり、アーキング発生回数が実施例１に比べ著しく増加した。
 さらに、工程のロス率を調べた。この結果を表４及び図４に示す。この結果、積算電力量１６００ｋＷＨｒで０．５９となり、工程ロス率は著しく高くなった。
 以上の結果から明らかなように、実施例１に比べて、いずれの場合も著しく悪い結果となった。
（実施例２）
　図８に示す銅製のバッキングプレートとターゲットを使用し、ターゲットにはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を用いた。図８には、ターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図を示す。この図８に示すように、実施例２のターゲットバッキングプレート組立体のバッキングプレートは、平面的に矩形（長方形）であるが、ターゲットは長手方向の両端部が楕円形になっている。この場合、分割ターゲットを使用している。この分割ターゲットの長手方向の両側部の底部は、実施例１と同様に、長手方向に（凹凸形状が）左右非対称になっている。バッキングプレートは全面が平坦なバッキングプレートを使用した。
 そして、長手方向両側のターゲットはバッキングプレート側に、４．５ｍｍ及び５．０ｍｍの切り欠き部を備えたターゲットを使用した。そして、このターゲットの切り欠き部に、それぞれ銅製の４．５ｍｍ厚と５．０ｍｍ厚のスペーサーを入れターゲット、スペーサー、バッキングプレートをそれぞれインジウム半田により接合した。ターゲットの厚さが異なるところは、その厚さ（薄さ）に対応させて、ターゲットとバッキングプレートとの間には、適合する厚みのスペーサーを挿入した。
 このＩＴＯ（インジウム錫酸化物）ターゲットを用いてマグネトロンスパッタリングした。スパッタ条件は、スパッタパワー１０ｋＷで１６００ｋＷｈに至るまでスパッタリングを行った。ターゲット１枚の使用前重量は１８．８ｋｇであり、使用後の重量は１１．３ｋｇであった。この結果、使用効率は４０％であり、比較例に較べ高効率であった。この結果を表１に示す。
 スパッタリング特性を見るために、同様に成膜速度の変動を調べた。この結果を表２及び図２に示す。使用開始時を１００とした場合の相対比で示すが、積算電力量１６００ｋＷＨｒでも９４を維持していた。
 また、スパッタリング特性としてアーキング発生回数を調べた。この結果を表３及び図３に示す。使用開始時には０であり、スパッタリングが継続していくにつれ次第に増加の傾向をたどるが、積算電力量１６００ｋＷＨｒでも８９回で、アーキング発生回数が低い結果が得られた。
 さらに、工程のロス率を調べた。この結果を表４及び図４に示す。この結果から明らかなように、積算電力量１６００ｋＷＨｒでも０．３０程度で、工程ロス率は低い結果が得られた。以上の結果から、比較例に比べて、いずれの場合も優れた結果が得られた。特に、ターゲットの初期エロージョン面に高低差があるものは、不良率の高い傾向が強かった。
（比較例４）
　図９に示す銅製のバッキングプレートとターゲットを使用し、実施例２と同様に、ターゲットにはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を用いた。図９には、ターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図を示す。この図９に示すように、比較例４のターゲットバッキングプレート組立体のバッキングプレートは、平面的に矩形（長方形）であるが、ターゲットは長手方向の両端部が楕円形になっている。この場合、分割ターゲットを使用している。バッキングプレートは全面が平坦なバッキングプレートを使用した。
 そして、ターゲットは全て１１．５ｍｍ厚のターゲットを使用した。そして、ターゲットとバッキングプレートをそれぞれインジウム半田により接合した。
 このＩＴＯ（インジウム錫酸化物）ターゲットバッキングプレート組立体を用いてマグネトロンスパッタリングした。スパッタ条件は、スパッタパワー１０ｋＷで１６００ｋＷｈに至るまでスパッタリングを行った。
 ターゲット１枚の使用前重量は３７．３ｋｇであり、使用後の重量は２９．８ｋｇであった。この結果、使用効率は２０％であり、上記実施例２に較べ低効率であった。この結果を、同様に表１に示す。
 スパッタリング特性を見るために、実施例２と同様に成膜速度の変動を調べた。この結果を表２及び図２に示す。使用開始時を１００とした場合の相対比で示すが、積算電力量１６００ｋＷＨｒで９３となり、実施例２に比べやや低下した。
 また、スパッタリング特性としてアーキング発生回数を調べた。この結果を表３及び図３に示す。使用開始時には０であり、スパッタリングが継続していくにつれ次第に増加の傾向をたどるが、積算電力量１６００ｋＷＨｒで９３回となり、アーキング発生回数が実施例２に比べやや増加した。
 さらに、工程のロス率を調べた。この結果を表４及び図４に示す。この結果、積算電力量１６００ｋＷＨｒで０．３５となり、工程ロス率は高くなった。
 以上の結果から明らかなように、実施例２に比べて、いずれの場合もやや悪い結果となった。
（比較例５）
　図１０に示す銅製のバッキングプレートとターゲットを使用し、実施例２と同様に、ターゲットにはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を用いた。図１０には、ターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図を示す。この図１０に示すように、比較例５のターゲットバッキングプレート組立体のバッキングプレートは、平面的に矩形（長方形）であるが、ターゲットは長手方向の両端部が楕円形になっている。この場合、分割ターゲットを使用している。バッキングプレートは全面が平坦なバッキングプレートを使用した。
 そして、両縁部のターゲットについては、中央部の他の隣接するターゲットとは高低差があり、最高部で１１．５ｍｍであり、隣接する１０．５ｍｍターゲットと同一高さになるまで傾斜させた上面を持つ分割ターゲットを配置し、これらをバッキングプレートとインジウム半田により直接接合した。
 このＩＴＯ（インジウム錫酸化物）ターゲットバッキングプレート組立体を用いてマグネトロンスパッタリングした。スパッタ条件は、スパッタパワー１０ｋＷで１６００ｋＷｈに至るまでスパッタリングを行った。
 ターゲット１枚の使用前重量は３４．５ｋｇであり、使用後の重量は２７．０ｋｇであった。この結果、使用効率は２２％であり、上記実施例２に較べ低効率であった。この結果を、同様に表１に示す。
 スパッタリング特性を見るために、実施例２と同様に成膜速度の変動を調べた。この結果を表２及び図２に示す。使用開始時を１００とした場合の相対比で示すが、積算電力量１６００ｋＷＨｒで８３となり、実施例２に比べ著しく低下した。
 また、スパッタリング特性としてアーキング発生回数を調べた。この結果を表３及び図３に示す。使用開始時には０であり、スパッタリングが継続していくにつれ次第に増加の傾向をたどるが、積算電力量１６００ｋＷＨｒで１５５回となり、アーキング発生回数が実施例２に比べ著しく増加した。
 さらに、工程のロス率を調べた。この結果を表４及び図４に示す。この結果、積算電力量１６００ｋＷＨｒで０．６９となり、工程ロス率は著しく高くなった。
 以上の結果から明らかなように、実施例２に比べて、いずれの場合も著しく悪い結果となった。
（比較例６）
　図１１に示す銅製のバッキングプレートとターゲットを使用し、実施例２と同様に、ターゲットにはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を用いた。図１１には、ターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図を示す。この図１１に示すように、比較例６のターゲットバッキングプレート組立体のバッキングプレートは、平面的に矩形（長方形）であるが、ターゲットは長手方向の両端部が楕円形になっている。この場合、分割ターゲットを使用している。バッキングプレートは全面が平坦なバッキングプレートを使用した。
 両縁部のターゲットについては、他の隣接するターゲットとは高低差があり、最高部で１１．５ｍｍであり、中央部の隣接する１０．５ｍｍ厚のターゲットと同一高さになるまで傾斜させた上面を持つ分割ターゲットを配置し、これらをバッキングプレートとインジウム半田により直接接合した。
 この場合、両縁部のターゲットは段差を超え、図１１に示すように、中央部のターゲットにまで延在するようにした。すなわち、厚さの薄い中央部の厚さと同一の厚さを有する水平部分があるようにした。
 このＩＴＯ（インジウム錫酸化物）ターゲットバッキングプレート組立体を用いてマグネトロンスパッタリングした。スパッタ条件は、スパッタパワー１０ｋＷで１６００ｋＷｈに至るまでスパッタリングを行った。
 ターゲット１枚の使用前重量は３４．５ｋｇであり、使用後の重量は２６．９ｋｇであった。この結果、使用効率は２２％であり、上記実施例２に較べ低効率であった。この結果を、同様に表１に示す。
 スパッタリング特性を見るために、実施例２と同様に成膜速度の変動を調べた。この結果を表２及び図２に示す。使用開始時を１００とした場合の相対比で示すが、積算電力量１６００ｋＷＨｒで８４となり、実施例２に比べ著しく低下した。
 また、スパッタリング特性としてアーキング発生回数を調べた。この結果を表３及び図３に示す。使用開始時には０であり、スパッタリングが継続していくにつれ次第に増加の傾向をたどるが、積算電力量１６００ｋＷＨｒで１４８回となり、アーキング発生回数が実施例２に比べ著しく増加した。
 さらに、工程のロス率を調べた。この結果を表４及び図４に示す。この結果、積算電力量１６００ｋＷＨｒで０．６６となり、工程ロス率は著しく高くなった。
 以上の結果から明らかなように、実施例２に比べて、いずれの場合も著しく悪い結果となった。特に、ターゲットの初期エロージョン面に高低差があるものは、不良率の高い傾向が強かった。
 本発明のターゲットバッキングプレート組立体は、該ターゲットの寿命を長くすることができるとともに、スパッタライフを通じて膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）を良好にすることができ、またターゲットの材料の種類により変化するというエロージョンの相違があっても、固有のターゲットエロージョンに応じたターゲットを容易に製造することができる効果を有するので、多様な材料に使用できるターゲットバッキングプレート組立体として有用である。

Claims (10)

  1. 　マグネトロンスパッタリング用ターゲットバッキングプレート組立体であって、ターゲットのエロージョン面とターゲットの背面に配置したマグネット及びターゲットに対向する基板面との距離がそれぞれ一定であり、当該ターゲットはスパッタリングによりエロージョンを受ける部位が厚くなるようにバッキングプレート面側に厚さを変化させた凹凸形状を備え、バッキングプレートと凹凸形状を有するターゲット間のターゲットの肉薄部分に導電性の材料からなるスペーサーを備えていることを特徴とするターゲットバッキングプレート組立体。
  2. 　ターゲットの長手方向の両側の底部において、最終エロージョンを受けたターゲットのエロージョン面から０．５ｍｍ以上離れた位置から、ターゲットの長手方向の両側の縁部及びターゲットの底部に向けて、ターゲットの下面であるバッキングプレートの接合面との間に、切り欠き部を備えることを特徴とする請求項１記載のターゲットバッキングプレート組立体。
  3. 　ターゲットが２以上の分割ターゲットであることを特徴とする請求項１又は２記載のターゲットバッキングプレート組立体。
  4. 　ターゲット、バッキングプレート、スペーサーをそれぞれロウ材で接合したことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のターゲットバッキングプレート組立体。
  5. 　スパッタリングターゲットがインジウム、錫、アルミニウム、銅、タンタル、チタン、ニッケル、コバルト、ルテニウム、タングステン、ロジウム、若しくはこれらの合金又は酸化物であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のターゲットバッキングプレート組立体。
  6. 　スペーサーが、銅、アルミニウム、チタン、モリブデン又はこれらを主成分とする合金であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のターゲットバッキングプレート組立体。
  7. 　最も厚い部位のターゲットの厚みと、薄い部位のターゲット及びスペーサーの合計厚みが一定であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のターゲットバッキングプレート組立体。
  8. 　ターゲットの長手の中心線に対して、ターゲットが非対称であることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のターゲットバッキングプレート組立体。
  9.  バッキングプレートの厚みが一定である平板状のプレートであることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載のターゲットバッキングプレート組立体。
  10. 　バッキングプレートの長手方向の両端部の厚みのみが、他の厚みに較べて薄く、厚みの境界に段差を有することを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載のターゲットバッキングプレート組立体。
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