WO2023008559A1 - スパッタリングターゲット及びその製造方法 - Google Patents

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WO2023008559A1
WO2023008559A1 PCT/JP2022/029295 JP2022029295W WO2023008559A1 WO 2023008559 A1 WO2023008559 A1 WO 2023008559A1 JP 2022029295 W JP2022029295 W JP 2022029295W WO 2023008559 A1 WO2023008559 A1 WO 2023008559A1
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WO
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sputtering target
sputtering
less
surface shape
laser
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PCT/JP2022/029295
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English (en)
French (fr)
Inventor
卓哉 長嶋
章平 八木
知成 鎌田
准 田所
雅広 青野
豊和 江口
Original Assignee
田中貴金属工業株式会社
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering target and a manufacturing method thereof.
  • sputtered particles ejected from the sputtering target are deposited not only on the substrate but also on the non-sputtering area of the sputtering target to form a film.
  • This deposited film is partially peeled off to become particles of unnecessary particles including fine particles and coarse particles, which are mixed into the thin film on the substrate as foreign matter, resulting in deterioration of the quality of the thin film.
  • a method of roughening the surface of the sputtering target by blasting to suppress peeling of sputtered particles adhering to the surface of the sputtering target is generally performed.
  • blasting particles such as alumina remain on the surface of the sputtering target, causing problems such as abnormal discharge during sputtering and generation of particles, or blasting particles scattering on the substrate and contaminating the substrate. be.
  • the surface of the backing plate made of a single metal or alloy other than the region where the sputtering target is bonded is roughened by forming unevenness with a surface roughness Ra of 0.3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less by laser processing.
  • a method for doing so has been proposed (Japanese Patent No. 5727740).
  • This publication describes that a backing plate made of copper is irradiated with a pulse wave having an output of 2 kW using an Nd:YAG laser with an oscillation wavelength of 1064 nm.
  • a sputtering target made of oxide in the thickness direction by a YAG laser or an excimer laser outputting a pulse with a wavelength of 1.1 ⁇ m or less, a pulse width of 100 ⁇ sec or less, and a peak energy of 3 MW/cm 2 or more.
  • a method and a sputtering target for surface treatment without diffusing into the atmosphere have been proposed (Japanese Patent No. 3398369 and Japanese Patent No. 3398370).
  • a sputtering target obtained by sintering powders of 10 wt % SnO 2 and 90 wt % In 2 O 3 is sputtered with a pulse width of 0.01 to 0.1 ⁇ sec and a spot size of ⁇ 0.82 mm or ⁇ 2 mm or 3. It is described that a target of indium oxide-tin oxide composite oxide having a surface roughness Ra of 0.50 to 2.06 ⁇ m was produced by laser processing of 3 ⁇ 1.5 mm.
  • the surface roughness Ra of the sputtered surface formed by surface-grinding the ceramic sintered body, which is ITO with a Sn content of 1 to 10% by mass in terms of SnO 2 , using a grindstone is 0.1 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m.
  • a ceramic sputtering target has been proposed that has a Svk value of 1.1 ⁇ m or less as measured by a laser microscope (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-143327).
  • the conventionally proposed surface roughening treatment by laser irradiation targets sputtering targets made of a single metal, and sputtering targets made of oxides or ceramics.
  • sputtering targets consisting of alloys and metal phases of single metals or alloys and non-metallic phases of oxides, carbides, nitrides, borides, carbon, boron or any combination thereof
  • a sputtering target containing such a material has not been roughened by laser irradiation.
  • the laser irradiation conditions for forming the same degree of surface roughness Ra differ greatly between a sputtering target made of a single metal and a sputtering target made of an oxide, and are greatly dependent on the composition of the sputtering target. It can be said that Furthermore, nothing other than the surface roughness Ra is disclosed or taken into consideration with respect to the surface shape of a conventional sputtering target made of a single metal or oxide after surface roughening treatment by laser irradiation. This is because a sputtering target made of a single metal or oxide does not contain multiple elements or compounds with different melting points or hardness on the laser-irradiated surface.
  • blasting using blasting particles (hereinafter referred to as "sandblasting") is common.
  • sandblasting particles remain on the surface of the sputtering target, causing abnormal discharge during sputtering to generate particles, or the blasting particles scatter on the substrate and contaminate the substrate.
  • an electric charge accumulates in the non-metallic phase, or electric field concentration occurs on the protrusions on the surface of the sputtering target.
  • arcing occurs, and the product yield is reduced due to the generation of particles and the like.
  • the degree of melting by laser irradiation differs at parts with different hardness and melting points, so the surface Shape control is not easy.
  • An object of the present invention is to provide a sputtering target, particularly a sputtering target containing a metallic phase and a non-metallic phase, which suppresses the occurrence of arcing and improves product yield, and a method for producing the same.
  • the present inventors used laser irradiation instead of sandblasting in order not to generate residual blast particles that cause arcing.
  • the inventors have found that the surface of a sputtering target can be given a surface shape capable of suppressing the occurrence of arcing, and have completed the present invention.
  • holes having a diameter of 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less are present, and the center-to-center distance between adjacent holes is 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less. or (2) 50 or more holes with a diameter of 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less per 1 mm 2 or (3) 5 grooves with a groove width of 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less per 1 mm 2
  • the holes or grooves are preferably arranged in ridges, lattices or concentric circles.
  • At least the non-sputtering region when observed with a laser microscope at a magnification of 400, at least the non-sputtering region has a surface shape that satisfies (a) a minimum autocorrelation length Sal of 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • a sputtering target is provided characterized by: The surface shape preferably satisfies the skewness Ssk of the surface (b) of ⁇ 0.40 or more and 1.5 or less.
  • the surface shape preferably satisfies (c) a load area ratio Smr1 that separates the projecting peak portion and the core portion from 5.3% or more.
  • holes with a diameter of 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less are present at the centers of adjacent holes.
  • 50 or more holes with a diameter of 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less exist in 1 mm 2 ; or (3) a groove width of 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • a sputtering target characterized by having a surface shape that satisfies (a) a minimum autocorrelation length Sal of 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less in at least a non-sputtering region when observed with a laser microscope at a magnification of 400.
  • the surface shape preferably satisfies a skewness Ssk of the surface (b) of ⁇ 0.40 or more and 1.5 or less.
  • the surface shape preferably satisfies (c) a load area ratio Smr1 that separates the projecting peak portion and the core portion from 5.3% or more.
  • the sputtering target is preferably (a) a sputtering target composed of an alloy phase, or (b) a sputtering target composed of a single metal or an alloy of a metallic phase and a non-metallic phase.
  • it is preferably a non-metallic phase dispersed sputtering target in which the non-metallic phase is finely dispersed between the metal phases.
  • it is a non-magnetic material particle-dispersed sputtering target for magnetron sputtering.
  • the present invention also provides a method for manufacturing the sputtering target.
  • the manufacturing method of the present invention is characterized in that at least the non-sputtering region of the sputtering target is subjected to a roughening treatment by irradiating a nanosecond pulse laser with a laser spot having a diameter of 90 ⁇ m or less once or more.
  • Roughening treatment is preferably performed after grinding, cutting or sandblasting the non-sputtering region of the sputtering target, and more preferably roughening treatment by laser irradiation after grinding.
  • the sputtering target of the present invention can suppress the arcing phenomenon, which is abnormal discharge during sputtering, can reduce the generation of particles due to arcing, and can suppress the decrease in product yield due to the generation of particles.
  • the manufacturing method of the present invention it is possible to manufacture a sputtering target that suppresses the occurrence of arcing and suppresses a decrease in product yield.
  • the schematic diagram of the erosion profile of a sputtering target. 4 is a laser micrograph (magnification: 200) showing an example of the laser irradiation pattern “intersecting type” in Example 1.
  • FIG. FIG. 10 is a laser microscope photograph (magnification: 200) showing an example of the laser irradiation pattern “contour type” in Example 3.
  • FIG. 10 is a laser microscope photograph (magnification: 200) showing an example of the laser irradiation pattern “oblique line type” in Example 6.
  • Optical micrographs (magnification: 300) of the surface of a sputtering target irradiated with a nanosecond pulse laser with a pulse frequency of 60 nsec with varying number and pattern of irradiation.
  • A 1 shot with a "diagonal” pattern
  • B 8 shots with a "diagonal” pattern
  • C 1 shot with a "crossed” pattern
  • D 8 shots with a "crossed” pattern.
  • Discharge voltage profile during sputtering of a laser-treated sputtering target Discharge voltage profile during sputtering of a sandblasted sputtering target.
  • a graph showing the relationship between the number of times of irradiation and Smr1 for Examples 7 to 16.
  • a graph showing the relationship between the number of times of irradiation and Ssk for Examples 7 to 16.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an erosion profile of a sputtering target after sputtering to some extent.
  • the outermost peripheral region A, intermediate region B, and central region C of the sputtering target are non-sputtering regions that are difficult to sputter.
  • gas ion atoms collide with the sputtering region between the outermost peripheral region A and the intermediate region B and the sputtering region between the intermediate region B and the central region C, and the elements constituting the sputtering target are ejected. height is reduced.
  • the gas ion atoms hardly collide with the outermost peripheral region A, the erosion does not progress, and the depth position of the surface is kept shallow.
  • the intermediate region B gas ion atoms colliding with the sputtered regions on both sides may collide, and erosion progresses more than in the outermost peripheral region A, and the depth position of the surface becomes deeper.
  • the central region C may collide with gas ion atoms that collide with the adjacent sputtering regions, but erosion does not progress as much as the intermediate region B, and the surface depth position is between the outermost peripheral region A and the intermediate region B. become.
  • the sputtering target of the present invention has a suitably roughened non-sputtering region that can reduce particle generation.
  • holes having a diameter of 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less are formed between the centers of adjacent holes.
  • 50 or more holes with a diameter of 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less exist in 1 mm 2 ; or (3) grooves with a groove width of 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less. is present in 5 or more per 1 mm 2 .
  • the holes or grooves can be formed by roughening the non-sputtering region of the sputtering target by irradiating a nanosecond pulse laser with a laser spot having a diameter of 90 ⁇ m or less once or more.
  • the combination of laser power and scan speed can be selected as appropriate. For example, when the laser power is 25 W/cm 2 , the scan speed is preferably 155 mm/s, and when the laser power is 90 W/cm 2 , the scan speed is preferably 5400 mm/s.
  • the size of the hole or groove can be adjusted by changing the number of times of laser irradiation, changing the spot diameter of the laser to be irradiated, or by slightly shifting the irradiation position of the laser with the same spot diameter and irradiating multiple times. can be adjusted.
  • the holes or grooves can be arranged in a "ridged”, “lattice” or “concentric” manner.
  • the laser is irradiated downward from the upper end of the surface of the sputtering target, and when it reaches the lower end, it moves in parallel by a predetermined distance and is irradiated again downward from the upper end. It can be formed by repeating over the entire surface.
  • the "lattice pattern” after irradiating the entire surface with a "diagonal line” pattern to align the holes or grooves in a ridge shape, each ridge is shifted by a predetermined angle and the irradiation is repeated to form the "diagonal line” pattern again.
  • the apex angle of the grating becomes a right angle, and when the irradiation angle is shifted by less than 90°, the apex angle of the grating becomes an acute angle. If the angle is shifted by more than 90°, the apex angle of the lattice becomes an obtuse angle, but in the present invention, both are considered to be included in the "lattice form".
  • the “concentric shape” can be formed by a “concentric” pattern in which the laser is irradiated while drawing concentric circles or concentric rectangles over the entire irradiation area on the surface of the sputtering target.
  • the sputtering target of the present invention has a regular and uniform rough surface in which holes of approximately the same size are regularly arranged in a "ridged", “lattice” or “concentric circle” pattern. It is possible to suppress the generation of particles due to arcing.
  • the sputtering target of the second embodiment of the present invention has a surface shape that satisfies (a) the minimum autocorrelation length Sal of 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less at least in the non-sputtering region when observed with a laser microscope with a magnification of 400. characterized by
  • Minimum autocorrelation length Sal is one of the spatial parameters of surface roughness specified in ISO 25178, and the autocorrelation function that indicates the periodicity of surface roughness in the plane direction is the earliest specified value. Represents the horizontal distance in the direction of attenuation to . Since the autocorrelation function attenuates quickly when there is a sharp step, the value of the minimum autocorrelation length Sal becomes small. Conversely, in the case of a gentle shape, the value of the minimum autocorrelation length Sal increases.
  • the sputtering target of the present invention has a minimum autocorrelation length Sal of 2 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, preferably 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, more preferably 4 ⁇ m or more and 28 ⁇ m or less, and has a surface shape with relatively steep steps.
  • the minimum autocorrelation length Sal in the case of sandblasting is a relatively gentle shape exceeding 30 ⁇ m.
  • the sputtering target of the present invention preferably satisfies (b) surface skewness Ssk of -0.40 or more and 1.5 or less.
  • “Surface skewness Ssk” is a parameter that focuses on the height (displacement) of the evaluation area, is an extension of ISO 4287/JIS B0601 to the surface, and represents the symmetry of the height distribution.
  • Ssk the height distribution (peaks and valleys) exists symmetrically with respect to the average plane, and when Ssk is a negative value, the height distribution is above the average plane (peaks)
  • Ssk is a positive value, it indicates that the height distribution is biased to the lower side (valley) with respect to the average plane.
  • the sputtering target of the present invention has a surface skewness Ssk of ⁇ 0.40 or more and 1.5 or less, preferably ⁇ 0.25 or more and 1.0 or less, more preferably ⁇ 0.25 or more and 0.70 or less.
  • Ssk surface skewness
  • the sputtering target of the present invention has a surface skewness Ssk of ⁇ 0.40 or more and 1.5 or less, preferably ⁇ 0.25 or more and 1.0 or less, more preferably ⁇ 0.25 or more and 0.70 or less.
  • the height distribution is slightly biased to the lower side (valley) with respect to the average surface, it has a nearly symmetrical surface shape.
  • the Ssk of the sandblasted surface was often around ⁇ 0.6, and no positive value was confirmed. It can be seen that in the case of sandblasting, the height distribution is biased to the upper side (mountain) with respect to the average surface.
  • the sputtering target of the present invention preferably satisfies (c) a load area ratio Smr1 separating the projecting peak portion and the core portion of 5.3% or more.
  • “Loaded area ratio Smr1 that separates the protruding peak and the core” is one of the surface roughness functional parameters specified in ISO 25178, and the height of the upper part of the core calculated using the load curve. and the load area ratio at the intersection of the load curve.
  • the “loaded area ratio” is the ratio of the loaded area, which is the area of the region whose height is c or more at a certain height c, and the “loaded curve” is the height at which the loaded area ratio is from 0% to 100%.
  • the “core part” is the surface obtained by removing the area that is not included in the height range of the load area ratio of 0% to 100% of the equivalent straight line from the defined area of the measurement surface.
  • the "portion” is a portion that protrudes upward from the core portion. The smaller the numerical value of the "loaded area ratio Smr1 separating the protruding peak portion and the core portion", the smaller the height and cross-sectional area of the protruding peak portion.
  • the load area ratio Smr1 separating the protruding peak portion and the core portion is 5.3% or more, preferably 35% or less, more preferably 25% or less.
  • the sputtering target of the third embodiment of the present invention satisfies the surface shape parameters of the first and second embodiments. Since the third embodiment only needs to satisfy all the requirements of the first and second embodiments, the description of each surface shape parameter is omitted.
  • the sputtering target of the present invention is preferably (a) a sputtering target composed of an alloy phase, or (b) a sputtering target composed of a single metal or an alloy of a metallic phase and a non-metallic phase.
  • a non-metallic phase dispersed sputtering target in which a non-metallic phase is finely dispersed between metal phases is preferred.
  • a non-magnetic particle dispersed sputtering target for magnetron sputtering in which the metallic phase is a magnetic material phase and the non-metallic phase is a non-magnetic material phase is preferable.
  • Sputtering targets made of an alloy phase include Fe—Pt, Co—Pt, Co—Cr—Pt, Co—Cr—Pt—Ru, Co—Cr—Pt—B, Co—Cr—Pt— Ru--B, Co--Pt--B, Co--Pt--Ru--B and Co--Pt--Ru systems are preferred.
  • Sputtering targets consisting of a metallic phase and a non-metallic phase, which are single metals include Ru-oxide, Ru-nitride, Ru-carbide, Ru-carbon, Ru-boron, Pt-oxide Pt-nitride-based, Pt-carbide-based, Pt-carbon-based, and Pt-boron-based.
  • Sputtering targets consisting of a metallic phase and a non-metallic phase that are alloys include (Fe--Pt)-oxide system, (Fe--Pt)--nitride system, (Fe--Pt)--carbide system, )-carbon, (Fe-Pt)-boron, (Co-Pt)-oxide, (Co-Pt)-nitride, (Co-Pt)-carbide, (Co-Pt)-carbon system, (Co-Pt)-boron system, (Co-Cr-Pt)-oxide system, (Co-Cr-Pt)-nitride system, (Co-Cr-Pt)-carbide system, (Co-Cr -Pt)-carbon, (Co-Cr-Pt)-boron, (Co-Cr-Pt-Ru)-oxide, (Co-Cr-Pt-Ru)-nitride, (Co-Cr —Pt—Ru)—
  • the alloy phases indicated above list the primary metallic elements, but may optionally include additional metallic elements. Also, oxides, nitrides, carbides, carbon, boron and any combination thereof can be used as non-metallic phases. Specifically, (Co-20Pt)-3.5SiO 2 -4.2TiO 2 -2.4B 2 O 3 , (Co-25Cr-50Ru)-15.1TiO 2 -8.3CoO, Fe-30Pt-30BN -10C, Fe-30Pt-40C, Co-15Cr-20Pt-10B, (Co-5Cr-20Pt)-7.1TiO 2 -3.4Co 3 O 4 , Co-20Pt-4CrB, Co-20Pt-4CrB 2 , Co-20Pt-4CoB, Co-20Pt-4Co 2 B, Co-20Pt-4Co 3 B, Co-20Pt-4Pt 3 B and the like can be preferably mentioned. In the above composition, since the content of Co or Fe, which is the main component, is the remainder after subtracting the other components from 100, the distribution ratio
  • the sputtering target consisting of a metal phase and a non-metal phase, which is a single metal or an alloy, is preferably a non-metal phase dispersed sputtering target in which a fine non-metal phase is homogeneously dispersed between the metal phases.
  • a non-magnetic material particle-dispersed sputtering target is particularly preferable.
  • the sputtering target of the present invention can be manufactured by irradiating at least the non-sputtering region with a laser spot with a diameter of 90 ⁇ m or less with a nanosecond pulse laser once or more to roughen the surface.
  • the number of times of irradiation is not particularly limited as long as the parameters of the surface shape described above can be satisfied.
  • the non-sputtered area can be ground, cut or sandblasted before the roughening treatment by laser irradiation.
  • the grinding process is not particularly limited, and surface grinding and cutting that are usually performed when manufacturing a sputtering target can be appropriately performed.
  • sputtering targets and test pieces were manufactured by charging metal powders and non-metal powders of 100 ⁇ m or less into a ball mill, mixing the mixed powders, and sintering the mixed powders.
  • the mixing conditions, sintering pressure and temperature differed depending on the design composition, but were the conditions normally used when manufacturing a sputtering target of the composition.
  • Sputtering targets and test pieces in the following examples and comparative examples are metal materials composed of alloy phases or non-metal phase dispersed composite materials in which non-metal phases are finely dispersed between metal phases.
  • the laser irradiation pattern is irradiated from top to bottom, and when it reaches the end, it is moved in parallel by a predetermined distance and irradiated again from top to bottom to form a ridged hole or groove.
  • "Oblique line” (Fig. 4): After irradiating the entire surface with an oblique line pattern to form ridged holes or grooves, the laser irradiation angle is shifted by 90° and irradiation is repeated again with the "oblique line” pattern to form holes or grooves in a grid pattern. It was selected from three patterns: "intersection” (Fig. 2) for forming grooves, and “equal height” (Fig. 3) for forming concentric holes or grooves by irradiating while drawing concentric circles or concentric rectangles.
  • FIG. 5 shows an optical micrograph (magnification 200) of a sandblasted sputtering target.
  • FIGS. 2-4 and 5 A comparison of FIGS. 2-4 and 5 shows that the laser-irradiated sputtering target surface has a homogeneous surface topography with regular ridges, grids or concentric circular patterns, whereas the sandblasted sputtering target surface has a surface shape in which random unevenness is formed.
  • FIG. 6 shows optical micrographs (magnification: 300) of the surface of a sputtering target that was irradiated with a nanosecond pulse laser with a pulse frequency of 60 nsec while changing the irradiation frequency and pattern.
  • A is for 1 irradiation with a "diagonal line” pattern
  • B is for 8 irradiations with a "diagonal” pattern
  • C is for 1 irradiation with a "crossed” pattern
  • D is 8 times with a "crossed” pattern. This is the case of irradiation twice.
  • composition Co-15Cr-20Pt-10B has a "crossed" pattern of 8 irradiations, (Co-25Cr-50Ru)-15.1TiO 2 -8.3CoO has a "crossed” pattern of 12 irradiations, Fe-30Pt- For 30BN-10C, 10 irradiations in a "diagonal line” pattern, and for (Co-5Cr-20Pt)-7.1TiO 2 -3.4Co 3 O4, 9 irradiations in a "crossing" pattern can be preferably used.
  • Examples 1-6 and Comparative Examples 1-2 In Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, a sputtering target having a design composition (Co-20Pt)-3.3SiO 2 -4.7TiO 2 -2.4B 2 O 3 was manufactured by a sintering method and surface ground. , and the non-sputtered region was repeatedly irradiated with a laser having a pulse frequency of 60 nsec at the laser power, scan speed, irradiation pattern, and number of times shown in Table 1. For the acceleration test of arcing, laser irradiation was performed on the entire 1/4 fan-shaped area of the surface of the target, including the sputtered area which was not subjected to normal sandblasting.
  • a sputtering target having a design composition (Co-20Pt)-3.3SiO 2 -4.7TiO 2 -2.4B 2 O 3 was manufactured by a sintering method and surface ground. , and the non-sputtered region was repeatedly irradiated with
  • Comparative Example 2 a sputtering target with the same design composition as in Examples 1 to 6 was sandblasted.
  • the sandblasting process uses an air blasting device to blast #20 (JIS R 6001) alumina particles at a pressure of 0.3 MPa to 0.7 MPa, and processes the same area as the laser irradiation of Examples 1 to 6 of the sputtering target. It was done by
  • the surface shape parameters Sal, Ssk, Smr1 and Sa of the obtained sputtering target were measured with a laser microscope (Keyence Corporation Digital Laser Microscope VK-X110), and XRF analysis (Shimadzu Corporation Energy Dispersive Fluorescence X The presence or absence of impurities was confirmed by a line analyzer (EDX-7000), and an arcing test and a crack test were performed. Numerical values for each parameter of the surface shape are average values.
  • FIGS. 7 and 8 show discharge voltage profiles during sputtering of the sandblasted comparative example and the laser treated example.
  • the voltage applied to the sputtering target and the flowing current during sputtering were recorded by a data logger at intervals of 50 ⁇ s.
  • the average voltage was calculated at locations where the voltage value was approximately stable, and 1.2 times the average voltage was used as the threshold, and the number of times the threshold was exceeded was counted to obtain the arcing frequency.
  • the surface shape parameter Sal is 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less
  • Ssk is ⁇ 0.40 or more and 1.5 or less
  • Smr1 is 5.3% or more
  • there is no impurity and the number of arcing is 150 times or more. It is less than 500 times, and it can be seen that the occurrence of arcing can be suppressed more than Comparative Examples 1 and 2.
  • Example 6 the surface shape parameter Sal is 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, Smr1 is 5.3% or more, there is no impurity, and the number of arcing is 500 times or more and less than 700 times. Although the occurrence of arcing is large, it can be seen that the occurrence of arcing can be suppressed more than in Comparative Examples 1 and 2.
  • Comparative Example 1 is a laser treatment, but probably because the scan speed was 100 mm/s and the number of irradiation times was 70 times, Sal was as large as 48.51 ⁇ m, Ssk was too small as ⁇ 0.72, and the desired surface was not obtained. The shape parameter could not be satisfied, and the number of arcing was 700 times or more and less than 1000 times, and the occurrence of arcing could not be suppressed.
  • the surface roughness Sa obtained by extending the arithmetic mean roughness Ra which has been widely used as a surface shape parameter, is 3.41 ⁇ m to 12.13 ⁇ m in Examples 1 to 6, and 3.41 ⁇ m to 12.13 ⁇ m in Comparative Example 2.
  • the surface roughness Sa is 4.14 ⁇ m, which is about the same as Sa in Examples 1 to 6, the occurrence of arcing cannot be suppressed, and it was also found that the arcing suppression effect cannot be confirmed only with the surface roughness Sa.
  • Example 7 to 19 A test piece with the same design composition (Co-20Pt)-3SiO 2 -4.7TiO 2 -2.4B 2 O 3 as in Examples 1 to 6 was produced, and the surface shape parameters when the laser processing conditions were changed were measured. Measured under a microscope.
  • Example 20 Comparative Examples 3 to 6
  • a sputtering target with a design composition (Co-20Pt)-3.4SiO 2 -2.5B 2 O 3 -1.9Ta 2 O 5 was manufactured by a sintering method and surface-ground.
  • the non-sputtered region was repeatedly irradiated with a laser having a pulse frequency of 60 nsec at the laser power, scan speed, irradiation pattern, and number of times shown in Table 3.
  • laser irradiation was performed on the entire 1/4 fan-shaped area of the surface of the target, including a part of the sputtered area which was not subjected to normal sandblasting.
  • Comparative Examples 5 and 6 a sputtering target with the same design composition as in Example 20 was sandblasted. Sandblasting was carried out by using an air blasting apparatus to process #20 alumina particles at a pressure of 0.3 MPa to 0.7 MPa on the surface of the same sputtering target as in Example 20.
  • the parameters Sal, Ssk, Smr1, and Sa of the surface shape of the obtained sputtering target were measured with a laser microscope, and the presence or absence of impurities was confirmed by XRF analysis, and an arcing test and a cracking test were performed. Numerical values for each parameter of the surface shape are average values.
  • Example 20 the surface shape parameter Sal is 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, Ssk is ⁇ 0.40 or more and 1.5 or less, Smr1 is 5.3% or more, there is no impurity, and the number of arcing is 150 times or more and 500 times. It can be seen that the occurrence of arcing can be suppressed more than in Comparative Examples 3-6.
  • Example 21 to 26 and Comparative Examples 7 to 9 In Examples 21 to 23 and Comparative Example 7, a sputtering target having a design composition (Co-25Cr-50Ru)-15.1TiO 2 -8.3CoO was manufactured by a sintering method, surface-ground, and then a pulse frequency was applied to the non-sputtering region. Irradiation with a 60 nsec laser was repeated with the laser power, scan speed, irradiation pattern, and number of times of irradiation shown in Table 4. For the acceleration test of arcing, laser irradiation was performed on the entire 1/4 fan-shaped area of the surface of the target, including the sputtered area which was not subjected to normal sandblasting.
  • Comparative Example 8 a sputtering target with the same design composition as in Examples 21-23 was sandblasted. Sandblasting was carried out by using an air blasting apparatus to process #20 alumina particles at a blast pressure of 0.3 MPa to 0.7 MPa in the same sputtering target region as in Examples 21 to 23.
  • the surface shape parameters Sal, Ssk, Smr1 and Sa of the obtained sputtering targets were measured with a laser microscope, and for Examples 21 to 23 and Comparative Examples 7 and 8, the presence or absence of impurities was confirmed by XRF analysis, and an arcing test was performed. rice field. Numerical values for each parameter of the surface shape are average values.
  • Examples 24 to 26 a test piece with a design composition (Co-25Cr-50Ru)-15.1TiO 2 -8.3CoO was manufactured by a sintering method, and after sandblasting the non-sputtered area, a laser with a pulse frequency of 60 nsec was applied. was repeated with the laser power, scan speed, irradiation pattern and number of times of irradiation shown in Table 4. For the acceleration test of arcing, laser irradiation was performed on the entire 1/4 fan-shaped area of the surface of the target, including the sputtered area which was not subjected to normal sandblasting.
  • a test piece with a design composition (Co-25Cr-50Ru)-15.1TiO 2 -8.3CoO was produced by a sintering method, surface-ground, and then sandblasted.
  • Sandblasting was carried out by using an air blaster to process #20 alumina particles at a blast pressure of 0.3 MPa to 0.7 MPa in the same sputtering target region as in Examples 24 to 26.
  • Examples 21 to 23 satisfy the surface shape parameter Sal of 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, Ssk of ⁇ 0.40 or more and 1.5 or less, Smr1 of 5.3% or more, no impurities, and 150 arcing cycles. It can be seen that the occurrence of arcing can be suppressed more than in Comparative Examples 7-8.
  • Examples 21 to 23 and Examples 24 to 26 it can be seen that by performing laser treatment after surface grinding, it is possible to form a desired surface shape that can suppress the occurrence of arcing without remaining impurities. . Moreover, it can be seen that although laser processing after sandblasting can form a desired surface shape and residual impurities occur, the residual impurities can be reduced by increasing the number of times of laser irradiation.
  • Example 27-33 and Comparative Examples 10-11 In Examples 27 to 33 and Comparative Example 10, a sputtering target with a design composition Co-15Cr-20Pt-10Ru was manufactured by a sintering method and surface ground, and then a laser with a pulse frequency of 60 nsec was applied to the non-sputtering region. Irradiation was repeated with power, scan speed, irradiation pattern and number of irradiations. For the acceleration test of arcing, laser irradiation was performed on the entire 1/4 fan-shaped area of the surface of the target, including the sputtered area which was not subjected to normal sandblasting.
  • Comparative Example 11 a sputtering target with the same design composition as in Examples 27-33 was sandblasted. Sandblasting was carried out by using an air blasting apparatus to process #20 alumina particles at a blast pressure of 0.3 MPa to 0.7 MPa in the same sputtering target region as in Examples 27 to 33.
  • the parameters Sal, Ssk, Smr1, and Sa of the surface shape of the obtained sputtering target were measured with a laser microscope, the presence or absence of impurities was confirmed by XRF analysis, and an arcing test was performed. Numerical values for each parameter of the surface shape are average values.
  • Examples 27 to 33 satisfy the surface shape parameter Sal of 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, Ssk of ⁇ 0.40 or more and 1.5 or less, Smr1 of 5.3% or more, no impurities, and 150 arcing cycles. It can be seen that the occurrence of arcing can be suppressed more than in Comparative Examples 10 and 11.
  • Examples 34 to 39 and Comparative Example 12 In Examples 34 to 38, after surface grinding a disk-shaped test piece of SUS304 with a diameter of 50 mm and a thickness of 10 mm, a laser with a pulse frequency of 60 nsec was irradiated with the laser power, scan speed, irradiation pattern, and number of irradiation times shown in Table 6. repeated.
  • Example 39 SUS304 was surface ground and then sandblasted. Sandblasting was carried out by using an air blasting apparatus to process #20 alumina particles on the entire surface of the test piece at a pressure of 0.3 MPa to 0.7 MPa.
  • the parameters Sal, Ssk, Smr1, and Sa of the surface shape of the obtained test piece were measured with a laser microscope, and a peeling test was performed.
  • the peeling test was performed by forming a Co alloy film of 20 ⁇ m or more on the surface of the test piece under the conditions of Ar gas flow, 1.0 Pa, and 1000 W, and visually confirming the peeling state of the Co alloy film.
  • film peeling can be prevented by forming a film on a test piece that satisfies predetermined surface shape parameters.
  • Example 40-45 a test piece having the design composition shown in Table 7 was manufactured by a sintering method, and after surface grinding, a laser with a pulse frequency of 60 nsec was applied with the laser power, scan speed, irradiation pattern, and number of irradiation times shown in Table 7. , and the parameters Sal, Ssk, Smr1 and Sa of the surface shape of the obtained test piece were measured with a laser microscope.
  • Example 40 is a test piece consisting of a metallic phase of the alloy (design composition: Fe-50Pt), and Example 41 is a test piece in which the non-metallic phase of nitride and carbon is finely dispersed between the metallic phases of the alloy (design Composition: Fe-30Pt-30BN-10C), Example 42 is a test piece in which the non-metallic phase of carbon is finely dispersed between the metal phases of the alloy (design composition: Fe-30Pt-40C), Test pieces with a non-metallic phase of boron dispersed between the metal phases of the alloy (design composition: Co-15Cr-20Pt-10B), Examples 44 and 45 have multiple oxides between the metal phases of the alloy.
  • test piece containing finely dispersed nonmetallic phases (design composition: (Co-20Pt)-3.4SiO 2 -2.5B 2 O 3 -1.9Ta 2 O 5 , (Co-5Cr-20Pt)-7 .1TiO 2 -3.4Co 3 O 4 ). It can be seen that all of them were subjected to appropriate roughening treatment by the method of the present invention.

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Abstract

アーキングの発生を抑制し、製品歩留まりを向上させるスパッタリングターゲット及びその製造方法を提供する。　倍率４００のレーザー顕微鏡で観察した場合に、少なくとも非スパッタ領域に、（ａ）最小自己相関長さSalが３μｍ以上３０μｍ以下を満たす表面形状を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。

Description

スパッタリングターゲット及びその製造方法
　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。
　基板上への薄膜形成に用いられるスパッタリング法においては、スパッタリングターゲットから飛び出したスパッタ粒子が基板上ばかりでなく、スパッタリングターゲットの非スパッタ領域にも堆積し、膜を形成する。この堆積膜は、部分的に剥離し、微粒子や粗大粒子を含む不要な粒子のパーティクルとなり、基板上の薄膜内に異物として混入し、薄膜の品質低下を招く。この問題を解決するため、スパッタリングターゲットの表面をブラスト処理により粗面化し、スパッタリングターゲットの表面に付着したスパッタ粒子の剥離を抑制する方法が一般的に行われている。しかし、ブラスト処理では、アルミナなどのブラスト粒子がスパッタリングターゲットの表面に残留するため、スパッタリング時に異常放電を生じさせパーティクルを生じ、あるいはブラスト粒子が基板上に飛散して基板を汚染するなどの問題がある。
　上記問題を解決するため、単一金属または合金からなるバッキングプレート表面のスパッタリングターゲットが接合される領域以外をレーザ加工により表面粗さＲａが０．３μｍ以上５０μｍ以下の凹凸を形成して粗面化する方法が提案されている（特許第５７２７７４０号公報）。当該公報には、銅からなるバッキングプレートに、発振波長１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザを用い、出力２ｋＷのパルス波を照射することが記載されている。
　また、酸化物からなるスパッタリングターゲットに、１．１μｍ以下の波長で、１００μｓｅｃ以下のパルス幅で且つ３ＭＷ／ｃｍ２以上のピークエネルギーのパルスで出力されたＹＡＧレーザ又はエキシマレーザによりエネルギーを厚さ方向に拡散させずに表面処理する方法及びスパッタリングターゲットが提案されている（特許第３３９８３６９号公報及び特許第３３９８３７０号公報）。当該公報には、１０ｗｔ％のＳｎＯ２と９０ｗｔ％のＩｎ２Ｏ３の粉末を焼結したスパッタリングターゲットに、パルス幅が０．０１～０．１μｓｅｃ、スポットサイズがφ０．８２ｍｍ又はφ２ｍｍ又は３．３×１．５ｍｍのレーザ加工を施し、表面粗さＲａが０．５０～２．０６μｍである酸化インジウム－酸化錫複合酸化物のターゲットを製造したことが記載されている。
　さらに、Ｓｎの含有量がＳｎＯ２換算で１～１０質量％のＩＴＯであるセラミックス焼結体を砥石を用いて平面研削して形成したスパッタ面の表面粗さＲａが０．１μｍ以上０．５μｍ以下であり、レーザー顕微鏡で測定されるＳｖｋ値が１．１μｍ以下であるセラミックス系スパッタリングターゲットが提案されている（特開２０２０－１４３３２７号公報）。
　従来提案されているレーザー照射による粗面化処理は、単一金属からなるスパッタリングターゲット、酸化物又はセラミックスからなるスパッタリングターゲットを処理対象としている。発明者らの知る限り、合金からなるスパッタリングターゲット、及び単一金属又は合金の金属相と、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、炭素、ホウ素またはこれらの任意の組み合わせの非金属相とを含むスパッタリングターゲットをレーザー照射により粗面化処理することは行われていない。また、同程度の表面粗さＲａを形成するためのレーザー照射条件は、単一金属からなるスパッタリングターゲット、及び酸化物からなるスパッタリングターゲットの間で大きく異なっており、スパッタリングターゲットの組成に大きく依存しているといえる。さらに、従来の単一金属又は酸化物からなるスパッタリングターゲットのレーザー照射による粗面化処理後の表面形状に関して、表面粗さＲａ以外は何ら開示されておらず考慮されていない。これは、単一金属又は酸化物からなるスパッタリングターゲットにおいては、レーザー照射される表面に融点や硬さの異なる複数の元素や化合物が存在しないため、均質に溶融され、任意の面における輪郭曲線の算術平均粗さである表面粗さＲａで規制すれば足りることによる。しかし、融点や硬さの異なる複数の元素や化合物が存在する、合金からなるスパッタリングターゲットや、単一金属又は合金の金属相と酸化物や炭化物などの非金属相とからなるスパッタリングターゲットでは、同じレーザー照射であっても表面に存在する元素や化合物によって溶融の程度が異なり、均質に粗面化処理されにくい。表面粗さＲａによる規制だけでは、スパッタリング時にガスイオン原子が衝突するターゲットの表面の急峻な突起、幅広の谷部、深い谷部などの存在の有無は判断できず、アーキングの発生を十分に抑制できていない。
特許第５７２７７４０号公報 特許第３３９８３６９号公報 特許第３３９８３７０号公報 特開２０２０－１４３３２７号公報
　スパッタリングターゲットについては、ブラスト粒子を用いるブラスト処理（以後「サンドブラスト処理」という。）が一般的である。サンドブラスト処理では、ブラスト粒子がスパッタリングターゲットの表面に残留することにより、スパッタリング時に異常放電を生じさせパーティクルを生じ、あるいはブラスト粒子が基板上に飛散して基板を汚染するなどの問題がある。また、金属相と非金属相とを含むスパッタリングターゲットでは、非金属相に電荷が蓄積したり、スパッタリングターゲット表面の突起への電界集中が発生したりすることにより、耐圧を超えた瞬間に異常放電が流れるアーキングが発生し、パーティクル等の発生による製品歩留まりが低下するという問題もある。特に、硬度や融点などが異なる複数の元素や化合物が混在する合金又は金属相と非金属相とを含むスパッタリングターゲットにおいては、硬度や融点が異なる部位においてレーザー照射による溶融の程度が異なるため、表面形状の制御は容易ではない。
　本発明は、アーキングの発生を抑制し、製品歩留まりを向上させるスパッタリングターゲット、特に金属相と非金属相とを含むスパッタリングターゲット及びその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、アーキングの原因となるブラスト粒子の残留を発生させないためにサンドブラストではなく、レーザー照射により、硬度や融点が異なる複数の元素が混在する合金又は金属相と非金属相とを含むスパッタリングターゲットの表面に、アーキングの発生を抑制し得る表面形状を付与できることを知見し、本発明を完成するに至った。
　本発明によれば、倍率３００の光学顕微鏡で観察した場合に、少なくとも非スパッタ領域に、（１）直径２０μｍ以上１５０μｍ以下の孔が、隣接する孔と孔との中心間距離が２０μｍ以上１５０μｍ以下となるように整列されて存在するか、（２）直径２０μｍ以上１５０μｍ以下の孔が１ｍｍ２に５０個以上存在するか、もしくは（３）溝幅２０μｍ以上１５０μｍ以下の溝が１ｍｍ２に５本以上存在することを特徴とするスパッタリングターゲットが提供される。
　前記孔もしくは溝は、畝状、格子状または同心円状に配置されていることが好ましい。
　また、本発明の別の側面によれば、倍率４００のレーザー顕微鏡で観察した場合に、少なくとも非スパッタ領域に、（ａ）最小自己相関長さSalが３μｍ以上３０μｍ以下を満たす表面形状を有することを特徴とするスパッタリングターゲットが提供される。
　前記表面形状は、さらに（ｂ）面のスキューネスSskが－０．４０以上１．５以下を満たすことが好ましい。
　前記表面形状は、前記（ａ）及び（ｂ）に加えて、さらに（ｃ）突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1が５．３％以上を満たすことが好ましい。
　また、本発明のさらに別の側面によれば、倍率３００の光学顕微鏡で観察した場合に、少なくとも非スパッタ領域に、（１）直径２０μｍ以上１５０μｍ以下の孔が、隣接する孔と孔との中心間距離が２０μｍ以上１５０μｍ以下となるように整列されて存在するか、（２）直径２０μｍ以上１５０μｍ以下の孔が１ｍｍ２に５０個以上存在するか、もしくは（３）溝幅２０μｍ以上１５０μｍ以下の溝が１ｍｍ２に５本以上存在し、
倍率４００のレーザー顕微鏡で観察した場合に、少なくとも非スパッタ領域に、（ａ）最小自己相関長さＳａｌが３μｍ以上３０μｍ以下を満たす表面形状を有することを特徴とするスパッタリングターゲットが提供される。
　前記表面形状は、さらに（ｂ）面のスキューネスＳｓｋが－０．４０以上１．５以下を満たすことが好ましい。
　前記表面形状は、前記（ａ）及び（ｂ）に加えて、さらに（ｃ）突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1が５．３％以上を満たすことが好ましい。
　本発明において、前記スパッタリングターゲットは、（ア）合金相からなるスパッタリングターゲット、または（イ）単一金属又は合金である金属相と非金属相とからなるスパッタリングターゲットであることが好適である。特に、金属相の間に非金属相が微細分散している非金属相分散型スパッタリングターゲットであることが好ましい。最も好適には、マグネトロンスパッタリング用の非磁性材粒子分散型スパッタリングターゲットである。
　本発明はまた、前記スパッタリングターゲットの製造方法も提供する。本発明の製造方法は、スパッタリングターゲットの少なくとも非スパッタ領域に、ナノ秒パルスレーザーで直径９０μｍ以下のレーザースポットを１回以上満照射して粗面化処理することを特徴とする。
　粗面化処理は、スパッタリングターゲットの非スパッタ領域を研削加工、切削加工もしくはサンドブラスト処理した後に行われることが好ましく、研削加工した後にレーザー照射による粗面化処理が行われることがより好ましい。
　本発明のスパッタリングターゲットは、スパッタリング中の異常放電であるアーキング現象を抑制することができ、アーキングによるパーティクルの発生を低減することができ、パーティクル発生による製品歩留まりの低下を抑制することができる。
　また、本発明の製造方法によれば、アーキング発生が抑制され、製品歩留まりの低下を抑制できるスパッタリングターゲットを製造することができる。
スパッタリングターゲットのエロージョンプロファイルの模式図。 実施例１におけるレーザー照射パターン「交差型」の例を示すレーザー顕微鏡写真（倍率２００）。 実施例３におけるレーザー照射パターン「等高型」の例を示すレーザー顕微鏡写真（倍率２００）。 実施例６におけるレーザー照射パターン「斜線型」の例を示すレーザー顕微鏡写真（倍率２００）。 比較例２におけるサンドブラスト処理の例を示すレーザー顕微鏡写真（倍率２００）。 パルス周波数６０ｎｓｅｃのナノ秒パルスレーザーの照射回数及びパターンを変えてレーザー照射したスパッタリングターゲット表面の光学顕微鏡写真（倍率３００）。Ａは「斜線」パターンで１回照射した場合、Ｂは「斜線」パターンで８回照射した場合、Ｃは「交差」パターンで１回照射した場合、Ｄは「交差」パターンで８回照射した場合。 レーザー処理したスパッタリングターゲットのスパッタリング時の放電電圧プロファイル。 サンドブラスト処理したスパッタリングターゲットのスパッタリング時の放電電圧プロファイル。 実施例７～１６について照射回数とSmr1との関係を示すグラフ。 実施例７～１６について照射回数とSskとの関係を示すグラフ。
　以下、添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　図１は、ある程度スパッタリングを施した後のスパッタリングターゲットのエロージョンプロファイル例を示す模式図である。図１において、スパッタリングターゲットの最外周領域A、中間領域B及び中央領域Cはスパッタされにくい非スパッタ領域である。スパッタリング時には、最外周領域Aと中間領域Bとの間のスパッタ領域及び中間領域Bと中央領域Cとの間のスパッタ領域にガスイオン原子が衝突してスパッタリングターゲットを構成する元素がはじき出されるため、高さが低くなる。一方、最外周領域Aにはほとんどガスイオン原子が衝突しないためエロージョンが進行せず、表面の深さ位置が浅いまま維持される。中間領域Bは、両側のスパッタ領域に衝突するガスイオン原子が衝突することもあり、最外周領域Aよりもエロージョンが進行し、表面の深さ位置が深くなる。中央領域Cは、隣接するスパッタ領域に衝突するガスイオン原子が衝突することもあるが、中間領域Bよりはエロージョンが進行せず、表面の深さ位置は最外周領域Aと中間領域Bの間になる。
　非スパッタ領域には、スパッタリング時のガスイオン原子の衝突によりスパッタ領域からはじき出された粒子が付着し、堆積膜が形成される。非スパッタ領域への膜の堆積が進むと、堆積膜の内部応力によって堆積膜が剥離し、遊離粒子を発生させる。スパッタリングターゲットの非スパッタ領域であるA、B及びCを粗面化処理すると、表面の凹凸が堆積膜に対して係止作用を発揮し（アンカー効果）、堆積膜が剥離することを抑制し、堆積膜の剥離を原因とした遊離粒子や、アーキングをはじめとする異常放電を発生させることを抑制させる。このような遊離粒子や異常放電を原因として発生したパーティクルは、製品歩留まりを低下させる原因となる。
　本発明のスパッタリングターゲットは、パーティクルの発生を低減し得る適切な粗面化処理された非スパッタ領域を有する。
　本発明の第１実施形態のスパッタリングターゲットは、倍率３００の光学顕微鏡で観察した場合に、少なくとも非スパッタ領域に、（１）直径２０μｍ以上１５０μｍ以下の孔が、隣接する孔と孔との中心間距離が２０μｍ以上１５０μｍ以下となるように整列されて存在するか、（２）直径２０μｍ以上１５０μｍ以下の孔が１ｍｍ２に５０個以上存在するか、もしくは（３）溝幅２０μｍ以上１５０μｍ以下の溝が１ｍｍ２に５本以上存在することを特徴とする。
　前記孔または溝は、スパッタリングターゲットの非スパッタ領域を、ナノ秒パルスレーザーで、直径９０μｍ以下のレーザースポットを１回以上照射して粗面化処理することにより形成することができる。レーザーパワーとスキャンスピードの組み合わせは適宜選択できる。たとえば、レーザーパワーが２５Ｗ／ｃｍ２の場合、スキャンスピードは１５５ｍｍ／ｓが好ましく、レーザーパワーが９０Ｗ／ｃｍ２の場合、スキャンスピードは５４００ｍｍ／ｓが好ましい。前記孔又は溝の大きさは、レーザー照射の回数を変えたり、照射するレーザーのスポット径を変えたり、同じスポット径のレーザーを照射する位置をわずかにずらして複数回照射したりするなどして調節することができる。
　前記孔又は溝は、「畝状」「格子状」または「同心円状」に整列して形成することができる。「畝状」は、スパッタリングターゲットの表面の上端部から下方へレーザーを照射していき、下端部に達したら所定間隔だけ平行移動して再び上端部から下方へ照射する「斜線」パターンを照射領域全面にわたって繰り返すことにより形成することができる。「格子状」は、「斜線」パターンを全面に照射して孔又は溝を畝状に整列させた後、各畝に対して所定角度だけずらして再び「斜線」パターンを形成する照射を繰り返すことにより形成することができる。最初に形成した畝状の孔又は溝に対して照射角度を９０°ずらす場合には格子の頂角が直角となり、照射角度を９０°未満ずらす場合には格子の頂角が鋭角になり、照射角度を９０°を超えてずらす場合には格子の頂角が鈍角になるが、本発明においては、いずれも「格子状」に含まれるものとして扱う。「同心円状」は、スパッタリングターゲットの表面の照射領域全面にわたって、同心円又は同心矩形を描きながらレーザーを照射する「等高」パターンにより形成することができる。本発明のスパッタリングターゲットは、「畝状」「格子状」または「同心円状」にほぼ同じ大きさの孔が規則正しく整列して設けられている規則性のある均質な粗面を有することにより、スパッタリング時の異常放電が抑制され、アーキングによるパーティクル発生を抑制することができる。
　本発明の第２実施形態のスパッタリングターゲットは、倍率４００のレーザー顕微鏡で観察した場合に、少なくとも非スパッタ領域に、（ａ）最小自己相関長さSalが３μｍ以上３０μｍ以下を満たす表面形状を有することを特徴とする。
　「最小自己相関長さSal」とは、ISO　25178に規定されている面粗さの空間パラメータの一つであり、表面粗さの平面方向の周期性を示す自己相関関数が最も早く特定の値へ減衰する方向の水平距離を表す。急激な段差がある場合は自己相関関数がすぐに減衰するため、最小自己相関長さSalの値は小さくなる。逆になだらかな形状の場合は最小自己相関長さSalの値は大きくなる。
　本発明のスパッタリングターゲットは、最小自己相関長さSalが２μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは３μｍ以上３０μｍ以下、より好ましくは４μｍ以上２８μｍ以下であり、比較的急激な段差がある表面形状を有する。後述する比較例に示されているようにサンドブラスト処理した場合の最小自己相関長さSalは３０μｍを超える比較的なだらかな形状である。
　本発明のスパッタリングターゲットは、（ａ）に加えて、さらに（ｂ）面のスキューネスSskが－０．４０以上１．５以下を満たすことが好ましい。
　「面のスキューネスSsk」とは、評価領域の高さ（変位）に着目したパラメータで、ISO　4287／JIS　B0601を面に拡張したものであり、高さ分布の対称性を表す。Sskが０の場合に高さ分布（山と谷）が平均面に対して対称的に存在しており、Sskが負の値の場合には高さ分布が平均面に対して上側（山）に偏っており、Sskが正の値の場合には高さ分布が平均面に対して下側（谷）に偏っていることを示す。
　本発明のスパッタリングターゲットは、面のスキューネスSskが－０．４０以上１．５以下、好ましくは－０．２５以上１．０以下、より好ましくは－０．２５以上０．７０以下であり、高さ分布が平均面に対して下側（谷）にわずかに偏ってはいるが対称に近い表面形状を有する。後述する比較例に示すように、サンドブラスト処理した表面のSskは－０．６前後となることが多く、正の値は確認されなかった。サンドブラスト処理の場合には、高さ分布が平均面に対して上側（山）に偏っていることがわかる。
　本発明のスパッタリングターゲットは、（ａ）および（ｂ）に加えて、さらに（ｃ）突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1が５．３％以上を満たすことが好ましい。
　「突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1」とは、ISO　25178に規定されている面粗さの機能パラメータの一つであり、負荷曲線を用いて算出するコア部の上部の高さと負荷曲線の交点における負荷面積率を表す。「負荷面積率」とはある高さｃにおける高さがｃ以上の領域の面積である負荷面積の割合であり、「負荷曲線」とは負荷面積率が０％から１００％となる高さを表した曲線であり、「コア部」とは計測表面の定義領域から、等価直線の負荷面積率０％から１００％の高さの範囲に含まれない領域を取り除いた表面であり、「突出山部」とはコア部から上に突出した部分である。「突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1」の数値が小さいほど、突出山部の高さ及び断面積が小さいことを示す。
　本発明のスパッタリングターゲットは、突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1が５．３％以上、好ましくは３５％以下、より好ましくは２５％以下である。
　本発明の第３実施形態のスパッタリングターゲットは、第１実施形態および第２実施形態の表面形状パラメータを充足する。第３実施形態は、第１実施形態と第２実施形態の要件をすべて充足するものであればよいから、各表面形状パラメータの説明は割愛する。
　本発明のスパッタリングターゲットは、（ア）合金相からなるスパッタリングターゲット、または（イ）単一金属又は合金である金属相と非金属相とからなるスパッタリングターゲットであることが好ましい。特に、金属相の間に非金属相が微細分散している非金属相分散型スパッタリングターゲットが好ましい。特に、金属相が磁性材相であり、非金属相が非磁性材相であるマグネトロンスパッタリング用の非磁性粒子分散型スパッタリングターゲットであることが好ましい。
　合金相からなるスパッタリングターゲットとしては、Ｆｅ－Ｐｔ系、Ｃｏ－Ｐｔ系、Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ系、Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ－Ｒｕ系、Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ－Ｂ系、Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ－Ｒｕ－Ｂ系、Ｃｏ－Ｐｔ－Ｂ系、Ｃｏ－Ｐｔ－Ｒｕ－Ｂ系、Ｃｏ－Ｐｔ－Ｒｕ系を好適に挙げることができる。
　単一金属である金属相と非金属相とからなるスパッタリングターゲットとしては、Ｒｕ－酸化物系、Ｒｕ－窒化物系、Ｒｕ－炭化物系、Ｒｕ－炭素系、Ｒｕ－ホウ素系、Ｐｔ－酸化物系、Ｐｔ－窒化物系、Ｐｔ－炭化物系、Ｐｔ－炭素系、Ｐｔ－ホウ素系、を好適に挙げることができる。
　合金である金属相と非金属相とからなるスパッタリングターゲットとしては、（Ｆｅ－Ｐｔ）－酸化物系、（Ｆｅ－Ｐｔ）－窒化物系、（Ｆｅ－Ｐｔ）－炭化物系、（Ｆｅ－Ｐｔ）－炭素系、（Ｆｅ－Ｐｔ）－ホウ素系、（Ｃｏ－Ｐｔ）－酸化物系、（Ｃｏ－Ｐｔ）－窒化物系、（Ｃｏ－Ｐｔ）－炭化物系、（Ｃｏ－Ｐｔ）－炭素系、（Ｃｏ－Ｐｔ）－ホウ素系、（Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ）－酸化物系、（Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ）－窒化物系、（Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ）－炭化物系、（Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ）－炭素系、（Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ）－ホウ素系、（Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ－Ｒｕ）－酸化物系、（Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ－Ｒｕ）－窒化物系、（Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ－Ｒｕ）－炭化物系、（Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ－Ｒｕ）－炭素系、（Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ－Ｒｕ）－ホウ素系などを好適に挙げることができる。上記に示した合金相は、主要金属元素を挙げているが、任意に追加の金属元素を含むものでもよい。また、非金属相として、酸化物、窒化物、炭化物、炭素、ホウ素及びこれらの任意の組み合わせを用いることができる。具体的には、（Ｃｏ－２０Ｐｔ）－３．５ＳｉＯ２－４．２ＴｉＯ２－２．４Ｂ２Ｏ３、（Ｃｏ－２５Ｃｒ－５０Ｒｕ）－１５．１ＴｉＯ２－８．３ＣｏＯ、Ｆｅ－３０Ｐｔ－３０ＢＮ－１０Ｃ、Ｆｅ－３０Ｐｔ－４０Ｃ、Ｃｏ－１５Ｃｒ－２０Ｐｔ－１０Ｂ、（Ｃｏ－５Ｃｒ－２０Ｐｔ）－７．１ＴｉＯ２－３．４Ｃｏ３Ｏ４、Ｃｏ－２０Ｐｔ－４ＣｒＢ、Ｃｏ－２０Ｐｔ－４ＣｒＢ２、Ｃｏ－２０Ｐｔ－４ＣｏＢ、Ｃｏ－２０Ｐｔ－４Ｃｏ２Ｂ、Ｃｏ－２０Ｐｔ－４Ｃｏ３Ｂ、Ｃｏ－２０Ｐｔ－４Ｐｔ３Ｂなどを好適に挙げることができる。なお、上記の組成において、主成分となるＣｏ又はＦｅの含有量は他の成分を１００から差し引いた残余となるため、配分比率を省略して示している。以下の組成及び設計組成においても同様に表記する。
　単一金属または合金である金属相と非金属相とからなるスパッタリングターゲットは、金属相の間に微細な非金属相が均質に分散している非金属相分散型スパッタリングターゲットであることが好ましく、非磁性材粒子分散型スパッタリングターゲットであることが特に好ましい。
　本発明のスパッタリングターゲットは、少なくとも非スパッタ領域に、ナノ秒パルスレーザーで直径９０μｍ以下のレーザースポットを１回以上照射して粗面化処理することにより製造することができる。照射回数は上述の表面形状のパラメータを充足することができれば特に限定されず、後述する実施例において１回以上１６０回以下で充足できることが確認されている。
　レーザー照射による粗面化処理の前に、非スパッタ領域を研削加工、切削加工又はサンドブラスト処理することができる。研削加工は、特に限定されず、通常スパッタリングターゲットを製造する際に行う平面研削および切削を適宜行うことができる。
　［スパッタリングターゲット及びテストピースの製造方法］
　以下の実施例及び比較例において、スパッタリングターゲット及びテストピースは、１００μｍ以下の金属粉末及び非金属粉末をボールミルに投入して混合し、混合粉末を焼結して製造した。混合条件、焼結圧力及び温度は設計組成により異なるが、当該組成のスパッタリングターゲットを製造する場合に通常用いられている条件とした。以下の実施例及び比較例におけるスパッタリングターゲット及びテストピースは、合金相からなる金属材料か、又は金属相の間に非金属相が微細に分散している非金属相分散型の複合材料である。
　［レーザー照射パターン］
　実施例及び比較例において、レーザー照射パターンは、上から下へ照射していき、端部に達したら所定間隔だけ平行移動して再び上から下へ照射して畝状に孔又は溝を形成する「斜線」（図４）、全面に斜線パターンで照射して畝状に孔又は溝を形成した後、レーザー照射角度を９０°ずらして再び「斜線」パターンで照射を繰り返して格子状に孔又は溝を形成する「交差」（図２）、同心円又は同心矩形を描きながら照射して同心円状に孔又は溝を形成する「等高」（図３）の３パターンから選択した。
　［レーザー照射後表面形状とサンドブラスト処理後表面形状］
　図２～４に、レーザー照射したスパッタリングターゲットの光学顕微鏡写真（倍率２００）を示す。比較のため、図５に、サンドブラスト処理したスパッタリングターゲットの光学顕微鏡写真（倍率２００）を示す。
　図２～４と５との比較により、レーザー照射したスパッタリングターゲット表面は、規則的な畝、格子又は同心円の模様が形成された均質な表面形状を有するのに対して、サンドブラスト処理したスパッタリングターゲット表面は、ランダムな凹凸が形成された表面形状を有することがわかる。
　［レーザー照射条件と表面形状］
　図６に、パルス周波数６０ｎｓｅｃのナノ秒パルスレーザーの照射回数及びパターンを変えてレーザー照射したスパッタリングターゲット表面の光学顕微鏡写真（倍率３００）を示す。図６のＡは「斜線」パターンで１回照射した場合、Ｂは「斜線」パターンで８回照射した場合、Ｃは「交差」パターンで１回照射した場合、Ｄは「交差」パターンで８回照射した場合である。
　Ａの「斜線」パターンで１回照射した場合には、９０μｍの溝幅の畝が規則正しく形成されている。Ｂの「斜線」パターンを８回照射した場合には、直径約５０μｍの孔が、約５０μｍの間隔で規則正しく畝状に整列して形成されている。Ｃの「交差」パターンを１回照射した場合には、隣接する孔の中心間距離が７５μｍであって直径約５０μｍの孔が格子状に規則正しく整列して形成されている。Ｄの「交差」パターンを８回照射した場合には、短径約３０μｍ長径約５０μｍの孔が５０μｍ間隔で直線状に並んでいる。
　レーザー照射パターン及び照射回数は、上記に限定されるものではなく、粗面化処理を施すスパッタリングターゲットの組成に応じて適宜調節することができる。たとえば、組成Ｃｏ－１５Ｃｒ－２０Ｐｔ－１０Ｂなら「交差」パターンの８回照射、（Ｃｏ－２５Ｃｒ－５０Ｒｕ）－１５．１ＴｉＯ２－８．３ＣｏＯは「交差」パターンの１２回照射、Ｆｅ－３０Ｐｔ－３０ＢＮ－１０Ｃは「斜線」パターンの１０回照射、（Ｃｏ－５Ｃｒ－２０Ｐｔ）－７．１ＴｉＯ２－３．４Ｃｏ３Ｏ４なら「交差」パターンの９回照射等を好適に用いることができる。
　［実施例１～６及び比較例１～２］
　実施例１～６及び比較例１は、設計組成（Ｃｏ－２０Ｐｔ）－３．３ＳｉＯ２－４．７ＴｉＯ２－２．４Ｂ２Ｏ３のスパッタリングターゲットを焼結法により製造して平面研削した後、非スパッタ領域に、パルス周波数６０ｎｓｅｃのレーザーを表１に示すレーザーパワー、スキャンスピード、照射パターンと照射回数で照射を繰り返した。アーキングの加速試験のため、ターゲットの表面の１／４扇形領域については、通常のサンドブラスト処理を施さないスパッタ領域も含めて全面にレーザー照射を行った。
　比較例２は、実施例１～６と同じ設計組成のスパッタリングターゲットをサンドブラスト処理した。サンドブラスト処理は、エアーブラスト装置を用いて＃２０（ＪＩＳ　Ｒ　６００１）のアルミナ粒子を投射圧力０．３ＭＰａ～０．７ＭＰａで、スパッタリングターゲットの実施例１～６のレーザー照射と同じ領域を加工することにより行った。
　得られたスパッタリングターゲットの表面形状のパラメータSal、Ssk、Smr1及びSaをレーザー顕微鏡（株式会社キーエンス製デジタルレーザーマイクロスコープＶＫ－Ｘ１１０）で測定し、ＸＲＦ分析（株式会社島津製作所製エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置ＥＤＸ－７０００）による不純物の有無の確認、アーキング試験、割れ試験を行った。表面形状の各パラメータの数値は平均値である。
　［不純物測定］
　スパッタリングターゲットの分析用試料片をエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置によるＸＲＦ分析に供して、不純物を測定した。比較例２においてブラスト材として用いたアルミナＡｌ２Ｏ３由来のＡｌが１ｗｔ％以上検出された場合に「不純物あり」とし、Ａｌの検出が１ｗｔ％未満の場合に「不純物なし」とした。
　［アーキング試験］
　アーキング試験は、スパッタリングターゲットをスパッタリング装置に取り付け、真空引きした後、放電３秒間、インターバル２秒間の間隔でスパッタリングを１００回繰り返し、スパッタリング時の放電電圧プロファイルを得て、閾値を超えた回数をアーキング回数としてカウントした。
　各スパッタリング条件は、アルゴンガスフロー下、１．０Ｐａ、５００Ｗであった。サンドブラスト処理した比較例とレーザー処理した実施例のスパッタリング時の放電電圧プロファイルを図７及び８に示す。
　放電電圧プロファイルは、スパッタリング時にスパッタリングターゲットに印加された電圧及び流れた電流をデータロガーにより５０μ秒間隔で記録した。記録された電圧データについて、電圧値がおおよそ安定している箇所の平均電圧を算出し、その１．２倍を閾値として、閾値を超えた回数をカウントしてアーキング回数とした。
　アーキング回数が１５０回未満の場合は「◎」、１５０回以上５００回未満の場合は「〇」、５００回以上７００回未満の場合は「△」、７００回以上１０００回未満の場合は「×」、１０００回以上の場合は「××」と評価した。
　［割れ試験］
　スパッタリングターゲットをスパッタリング装置に取り付け、真空引きした後、アルゴンガスフロー下、１．０Ｐａ、５００Ｗでのスパッタリングを６００秒連続して行なった。次いで、放電電力を１００Ｗ毎上昇させて、６００秒の連続スパッタリングを繰り返した。スパッタリングが破断すると大きな破断音が発生するので、その時点の電力値を破断発生時の放電電力として記録した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　［表面形状パラメータと不純物及びアーキング回数の抑制］
　サンドブラスト処理を行った比較例２では、表面形状のパラメータSalが４１．２４μｍと大きすぎ、Sskが－０．６０と小さすぎて所望の表面形状が形成されておらず、１０００回以上のアーキングが発生し、不純物が残留していた。
　実施例１～５は、表面形状のパラメータSalが３μｍ以上３０μｍ以下、Sskが－０．４０以上１．５以下、Smr1が５．３％以上であり、不純物はなく、アーキング回数も１５０回以上５００回未満であり、比較例１及び２よりもアーキングの発生を抑制できていることがわかる。
　実施例６は、表面形状のパラメータSalが３μｍ以上３０μｍ以下、Smr1が５．３％以上であり、不純物はなく、アーキング回数が５００回以上７００回未満であり、実施例１～５よりはアーキングの発生が多いものの、比較例１及び２よりはアーキングの発生を抑制できていることがわかる。
　比較例１は、レーザー処理であるが、スキャンスピードが１００ｍｍ／ｓで照射回数が７０回であったためか、Salが４８．５１μｍと大きくなり、Sskが－０．７２と小さすぎ、所望の表面形状のパラメータを充足できず、アーキング回数が７００回以上１０００回未満とアーキングの発生を抑制できなかった。
　本実験より、レーザー処理により所望の表面形状を形成することでアーキング発生が良好に防止できることがわかった。
　一方、表面形状のパラメータとして従来から多用されている算術平均粗さRaを面に拡張した表面粗さSaについては、実施例１～６が３．４１μｍ～１２．１３μｍであり、比較例２は４．１４μｍと実施例１～６のSaと同程度であるにもかかわらず、アーキングの発生を抑制できておらず、表面粗さSaだけではアーキング抑制効果が確認できないこともわかった。
　［表面形状パラメータと耐性］
　サンドブラスト処理を行ない所望の表面形状が形成されていない比較例２では、１４００Ｗ（累積スパッタリング時間６０００秒）で破断し、レーザー処理ではあるが所望の表面形状が形成されていない比較例１では、１６００Ｗ（累積スパッタリング時間７２００秒）で破断した。一方、レーザー処理した実施例２では、２５００Ｗ（累積スパッタリング時間１２６００秒）でも破断せず、実施例３では２３００Ｗ（累積スパッタリング時間１１４００秒）で破断した。なお、２５００Ｗは、実験に用いたスパッタリング装置の最大放電電力である。
　本実験より、レーザー処理により所望の表面形状を形成することでスパッタリング耐性が増大することがわかった。
　［実施例７～１９］
　実施例１～６と同じ設計組成（Ｃｏ－２０Ｐｔ）－３ＳｉＯ２－４．７ＴｉＯ２－２．４Ｂ２Ｏ３のテストピースを作製して、レーザー処理条件を変えた場合の表面形状パラメータをレーザー顕微鏡で測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　実施例７～１６について照射回数とSmr1及びSskとの関係を図９～１０に示す。
　図９～１０より、照射回数が増えるほど、Smr1及びSskの値は大きくなる傾向にあることがわかる。
　［実施例２０、比較例３～６］
　実施例２０及び比較例３～４は、設計組成（Ｃｏ－２０Ｐｔ）－３．４ＳｉＯ２－２．５Ｂ２Ｏ３－１．９Ｔａ２Ｏ５のスパッタリングターゲットを焼結法により製造し、平面研削した後に、非スパッタ領域にパルス周波数６０ｎｓｅｃのレーザーを表３に示すレーザーパワー、スキャンスピード、照射パターンと照射回数で照射を繰り返した。アーキングの加速試験のため、ターゲットの表面の１／４扇形領域については、通常のサンドブラスト処理を施さないスパッタ領域の一部を含めて全面にレーザー照射を行った。
　比較例５～６は、実施例２０と同じ設計組成のスパッタリングターゲットをサンドブラスト処理した。サンドブラスト処理は、エアーブラスト装置を用いて＃２０のアルミナ粒子を投射圧力０．３ＭＰａ～０．７ＭＰａで、実施例２０と同じスパッタリングターゲットの表面の領域を加工することにより行った。
　得られたスパッタリングターゲットの表面形状のパラメータSal、Ssk、Smr1及びSaをレーザー顕微鏡で測定し、ＸＲＦ分析による不純物の有無の確認、アーキング試験、割れ試験を行った。表面形状の各パラメータの数値は平均値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　［表面形状パラメータと不純物及びアーキング回数の抑制］
　サンドブラスト処理を行った比較例５及び６では、表面形状のパラメータSalが３０．２２μｍ及び５８．２９μｍと大きすぎて所望の表面形状が形成されておらず、１０００回以上のアーキングが発生し、不純物も残留していた。
　スキャンスピードが１００ｍｍ／ｓでレーザー照射回数が７０回の比較例３及び４では、表面形状のパラメータSalが５９．０８μｍ及び５４．２１μｍと大きすぎて所望の表面形状が形成されておらず、７００回以上１０００回未満のアーキングが発生し、アーキングの発生を抑制できなかった。
　実施例２０は、表面形状のパラメータSalが３μｍ以上３０μｍ以下、Sskが－０．４０以上１．５以下、Smr1が５．３％以上を充足し、不純物はなく、アーキング回数も１５０回以上５００回未満であり、比較例３～６よりもアーキングの発生を抑制できていることがわかる。
　本実験より、レーザー処理により所望の表面形状を形成することでアーキング発生が良好に防止できることがわかった。
　［表面形状パラメータと耐性］
　サンドブラスト処理を行ない所望の表面形状が形成されていない比較例６では、１５００Ｗ（累積スパッタリング時間６６００秒）で破断し、レーザー処理ではあるが所望の表面形状が形成されていない比較例３では、２１００Ｗ（累積スパッタリング時間１０２００秒）で破断した。一方、レーザー処理により所望の表面形状が形成されている実施例２０では、２５００Ｗ（累積スパッタリング時間１２６００秒）でも破断しなかった。なお、２５００Ｗは、実験に用いたスパッタリング装置の最大放電電力である。
　本実験より、レーザー処理により所望の表面形状を形成することでスパッタリング耐性が増大することがわかった。
　［実施例２１～２６及び比較例７～９］
　実施例２１～２３及び比較例７は、設計組成（Ｃｏ－２５Ｃｒ－５０Ｒｕ）－１５．１ＴｉＯ２－８．３ＣｏＯのスパッタリングターゲットを焼結法により製造し平面研削した後、非スパッタ領域にパルス周波数６０ｎｓｅｃのレーザーを表４に示すレーザーパワー、スキャンスピード、照射パターンと照射回数で照射を繰り返した。アーキングの加速試験のため、ターゲットの表面の１／４扇形領域については、通常のサンドブラスト処理を施さないスパッタ領域も含めて全面にレーザー照射を行った。
　比較例８は、実施例２１～２３と同じ設計組成のスパッタリングターゲットをサンドブラスト処理した。サンドブラスト処理は、エアーブラスト装置を用いて＃２０のアルミナ粒子を投射圧力０．３ＭＰａ～０．７ＭＰａで、実施例２１～２３と同じスパッタリングターゲットの領域を加工することにより行った。
　得られたスパッタリングターゲットの表面形状のパラメータSal、Ssk、Smr1及びSaをレーザー顕微鏡で測定し、実施例２１～２３及び比較例７～８についてはＸＲＦ分析による不純物の有無の確認、アーキング試験を行なった。表面形状の各パラメータの数値は平均値である。
　実施例２４～２６は、設計組成（Ｃｏ－２５Ｃｒ－５０Ｒｕ）－１５．１ＴｉＯ２－８．３ＣｏＯのテストピースを焼結法により製造し、非スパッタ領域をサンドブラスト処理した後に、パルス周波数６０ｎｓｅｃのレーザーを表４に示すレーザーパワー、スキャンスピード、照射パターンと照射回数で照射を繰り返した。アーキングの加速試験のため、ターゲットの表面の１／４扇形領域については、通常のサンドブラスト処理を施さないスパッタ領域を含めて全面にレーザー照射を行った。
　比較例９は、設計組成（Ｃｏ－２５Ｃｒ－５０Ｒｕ）－１５．１ＴｉＯ２－８．３ＣｏＯのテストピースを焼結法により製造し、平面研削した後に、サンドブラスト処理した。サンドブラスト処理は、エアーブラスト装置を用いて＃２０のアルミナ粒子を投射圧力０．３ＭＰａ～０．７ＭＰａで、実施例２４～２６と同じスパッタリングターゲットの領域を加工することにより行った。
　実施例２４～２６及び比較例９については、表面形状のパラメータSal、Ssk、Smr1及びSaをレーザー顕微鏡で測定し、ＸＲＦ分析による不純物濃度の測定を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　［表面形状パラメータと不純物及びアーキング回数の抑制］
　サンドブラスト処理を行った比較例８では、表面形状のパラメータSalが５２．１７μｍと大きすぎて所望の表面形状が形成されておらず、１０００回以上のアーキングが発生し、不純物も残留していた。
　スキャンスピードが１００ｍｍ／ｓでレーザー照射回数が７０回の比較例７では、表面形状のパラメータSalが７４．５４μｍと大きすぎて所望の表面形状が形成されておらず、５００回以上７００回未満のアーキングが発生した。
　実施例２１～２３は、表面形状のパラメータSalが３μｍ以上３０μｍ以下、Sskが－０．４０以上１．５以下、Smr1が５．３％以上を充足し、不純物はなく、アーキング回数も１５０回未満であり、比較例７～８よりもアーキングの発生を抑制できていることがわかる。
　本実験より、レーザー処理により所望の表面形状を形成することでアーキング発生が良好に防止できることがわかった。
　［レーザー処理による不純物濃度削減］
　実施例２４～２６及び比較例９について、ＸＲＦ分析により不純物であるＡｌの濃度を求めたところ、平面研削後にサンドブラスト処理した比較例９では１４．０３５ｗｔ％であったが、サンドブラスト後にレーザー処理を行った実施例２４～２６では不純物濃度は減少していること、レーザー照射回数が多くなるほど不純物濃度が減少することがわかった。
　本実験により、レーザー照射の繰り返し回数を多くすることにより、ブラスト材の残留を削減できることがわかる。
　また、実施例２１～２３と実施例２４～２６の比較により、平面研削後にレーザー処理を行うことにより、不純物の残留がなくアーキングの発生を抑制できる所望の表面形状を形成することができることがわかる。また、サンドブラスト後にレーザー処理を行なうと所望の表面形状を形成することができ、不純物の残留が生じるが、レーザー照射回数を増やすことで不純物の残留を減少できることがわかる。
　［実施例２７～３３及び比較例１０～１１］
　実施例２７～３３及び比較例１０は、設計組成Ｃｏ－１５Ｃｒ－２０Ｐｔ－１０Ｒｕのスパッタリングターゲットを焼結法により製造し平面研削した後、非スパッタ領域にパルス周波数６０ｎｓｅｃのレーザーを表５に示すレーザーパワー、スキャンスピード、照射パターンと照射回数で照射を繰り返した。アーキングの加速試験のため、ターゲットの表面の１／４扇形領域については、通常のサンドブラスト処理を施さないスパッタ領域を含めて全面にレーザー照射を行った。
　比較例１１は、実施例２７～３３と同じ設計組成のスパッタリングターゲットをサンドブラスト処理した。サンドブラスト処理は、エアーブラスト装置を用いて＃２０のアルミナ粒子を投射圧力０．３ＭＰａ～０．７ＭＰａで、実施例２７～３３と同じスパッタリングターゲットの領域を加工することにより行った。
　得られたスパッタリングターゲットの表面形状のパラメータSal、Ssk、Smr1及びSaをレーザー顕微鏡で測定し、ＸＲＦ分析による不純物の有無の確認、アーキング試験を行なった。表面形状の各パラメータの数値は平均値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　［表面形状パラメータと不純物及びアーキング回数の抑制］
　サンドブラスト処理を行った比較例１１では、表面形状のパラメータSalが５８．４５μｍと大きすぎて所望の表面形状が形成されておらず、１０００回以上のアーキングが発生し、不純物も残留していた。
　スキャンスピードが１００ｍｍ／ｓでレーザー照射回数が７０回の比較例１０では、表面形状のパラメータSalが５５．７６μｍと大きすぎて所望の表面形状が形成されておらず、５００回以上７００回未満のアーキングが発生した。
　実施例２７～３３は、表面形状のパラメータSalが３μｍ以上３０μｍ以下、Sskが－０．４０以上１．５以下、Smr1が５．３％以上を充足し、不純物はなく、アーキング回数も１５０回未満であり、比較例１０～１１よりもアーキングの発生を抑制できていることがわかる。
　本実験より、レーザー処理により所望の表面形状を形成することでアーキング発生が良好に防止できることがわかった。
　［実施例３４～３９及び比較例１２］
　実施例３４～３８は、ＳＵＳ３０４の直径５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円板状テストピースを平面研削した後、パルス周波数６０ｎｓｅｃのレーザーを表６に示すレーザーパワー、スキャンスピード、照射パターンと照射回数で照射を繰り返した。
　実施例３９は、ＳＵＳ３０４を平面研削した後、サンドブラスト処理した。サンドブラスト処理は、エアーブラスト装置を用いて＃２０のアルミナ粒子を投射圧力０．３ＭＰａ～０．７ＭＰａでテストピース全面を加工することにより行った。
　比較例１２は、ＳＵＳ３０４を平面研削した後、鏡面仕上げを行った。鏡面仕上げは、冷間圧延した後、スキンパス圧延（乾式調質圧延）を施すことにより行った。研磨材は使用しなかった。
　得られたテストピースの表面形状のパラメータSal、Ssk、Smr1及びSaをレーザー顕微鏡で測定し、剥がれ試験を行った。剥がれ試験は、Ａｒガスフロー、１．０Ｐａ、１０００Ｗの成膜条件でテストピースの表面にＣｏ合金膜を２０μｍ以上成膜し、Ｃｏ合金膜の剥離状態を目視で確認することにより行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表面形状のパラメータSalが３μｍ以上３０μｍ以下を充足する実施例３４～３９は、Ｃｏ合金膜の剥離は認められなかった。
　表面形状のパラメータSalが１．９３μｍと小さすぎる比較例１２は、成膜後直ぐにＣｏ合金膜の剥離が認められた。
　本実験により、所定の表面形状パラメータを充足するテストピースの上に成膜することで、膜剥離を防止できることがわかる。
　［実施例４０～４５］
　実施例４０～４５は、表７に示す設計組成のテストピースを焼結法により製造し、平面研削した後、パルス周波数６０ｎｓｅｃのレーザーを表７に示すレーザーパワー、スキャンスピード、照射パターンと照射回数で照射を繰り返し、得られたテストピースの表面形状のパラメータSal、Ssk、Smr1及びSaをレーザー顕微鏡で測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　実施例４０は合金の金属相からなるテストピース（設計組成：Ｆｅ－５０Ｐｔ）、実施例４１は合金の金属相の間に窒化物及び炭素の非金属相が微細分散しているテストピース（設計組成：Ｆｅ－３０Ｐｔ－３０ＢＮ－１０Ｃ）、実施例４２は合金の金属相の間に炭素の非金属相が微細分散しているテストピース（設計組成：Ｆｅ－３０Ｐｔ－４０Ｃ）、実施例４３は合金の金属相の間にホウ素の非金属相が分散しているテストピース（設計組成：Ｃｏ－１５Ｃｒ－２０Ｐｔ－１０Ｂ）、実施例４４及び４５は合金の金属相の間に複数の酸化物を含む非金属相が微細分散しているテストピース（設計組成：（Ｃｏ－２０Ｐｔ）－３．４ＳｉＯ２－２．５Ｂ２Ｏ３－１．９Ｔａ２Ｏ５、（Ｃｏ－５Ｃｒ－２０Ｐｔ）－７．１ＴｉＯ２－３．４Ｃｏ３Ｏ４）である。いずれも本発明の方法にて適切な粗面化処理が施されていることがわかる。

Claims (12)

  1. 倍率３００の光学顕微鏡で観察した場合に、少なくとも非スパッタ領域に、（１）直径２０μｍ以上１５０μｍ以下の孔が、隣接する孔と孔との中心間距離が２０μｍ以上１５０μｍ以下となるように整列されて存在するか、（２）直径２０μｍ以上１５０μｍ以下の孔が１ｍｍ２に５０個以上存在するか、もしくは（３）溝幅２０μｍ以上１５０μｍ以下の溝が１ｍｍ２に５本以上存在することを特徴とするスパッタリングターゲット。
  2. 前記孔もしくは溝は、畝状、格子状または同心円状に配置されてい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. 倍率４００のレーザー顕微鏡で観察した場合に、少なくとも非スパッタ領域に、（ａ）最小自己相関長さSalが３μｍ以上３０μｍ以下を満たす表面形状を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
  4. 前記表面形状は、さらに（ｂ）面のスキューネスSskが－０．４０以上１．５以下を満たすことを特徴とする請求項３に記載のスパッタリングターゲット。
  5. 前記表面形状は、さらに（ｃ）突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1が５．３％以上を満たすことを特徴とする請求項４に記載のスパッタリングターゲット。
  6. 倍率３００の光学顕微鏡で観察した場合に、少なくとも非スパッタ領域に、（１）直径２０μｍ以上１５０μｍ以下の孔が、隣接する孔と孔との中心間距離が２０μｍ以上１５０μｍ以下となるように整列されて存在するか、（２）直径２０μｍ以上１５０μｍ以下の孔が１ｍｍ２に５０個以上存在するか、もしくは（３）溝幅２０μｍ以上１５０μｍ以下の溝が１ｍｍ２に５本以上存在し、
    倍率４００のレーザー顕微鏡で観察した場合に、少なくとも非スパッタ領域に、（ａ）最小自己相関長さSalが３μｍ以上３０μｍ以下を満たす表面形状を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
  7. 前記表面形状は、さらに（ｂ）面のスキューネスSskが－０．４０以上１．５以下を満たすことを特徴とする請求項６に記載のスパッタリングターゲット。
  8. 前記表面形状は、さらに（ｃ）突出山部とコア部を分離する負荷面積率Smr1が５．３％以上を満たす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。
  9. 前記スパッタリングターゲットは、（ア）合金相からなるスパッタリングターゲット、または（イ）単一金属又は合金である金属相と非金属相とからなるスパッタリングターゲットであることを特徴とする請求項１～８のいずれか１に記載のスパッタリングターゲット。
  10. 前記（イ）単一金属又は合金である金属相と非金属相とからなるスパッタリングターゲットは、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、炭素、ホウ素またはこれらの任意の組み合わせから選択される非金属相が、金属相の間に微細に分散している非金属相分散型スパッタリングターゲットであることを特徴とする請求項９に記載のスパッタリングターゲット。
  11. 請求項１～１０のいずれか１に記載のスパッタリングターゲットの製造方法であって、スパッタリングターゲットの少なくとも非スパッタ領域に、ナノ秒パルスレーザーで直径９０μｍ以下のレーザースポットを１回以上照射して粗面化処理することを特徴とする製造方法。
  12. 前記粗面化処理は、スパッタリングターゲットの非スパッタ領域を研削加工、切削加工またはサンドブラストした後に行われることを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
     
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