JP4427831B2 - スパッタリングターゲットおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタリング法により薄膜を製造する際に使用されるスパッタリングターゲット、特に複数枚のターゲット材を単一のバッキングプレート上に配置した分割部を有するスパッタリングターゲットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報社会およびマルチメディアを支える半導体素子、記録媒体、フラットパネルディスプレイ等のデバイスには、多種多様の薄膜が使用されている。薄膜を形成する手段としては、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等があげられる。中でも、スパッタリング法は、大面積に均一な膜を成膜するのに有利なため、フラットパネルディスプレイ（特に液晶ディスプレイ）の分野では多く使用されている。
【０００３】
近年のフラットパネルディスプレイの大型化にともない、パネル製造に使用されるガラス基板のサイズも大型化している。そのため、薄膜製造の際に使用されるターゲットも基板サイズに合わせてそのサイズの大型化が進行している。特に近年、異物（パーティクル）発生が少ないことから脚光を浴びている静止対向型スパッタリング装置用ターゲットでは、ターゲットサイズを基板サイズより一回り大きくする必要があるため、ターゲットの大型化に対する要求は更に強くなってきている。
【０００４】
上述のような用途に使用されるターゲットとして、例えばＩＴＯターゲットをあげることができる。ＩＴＯターゲットは、一般に酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末とからなる混合粉末、あるいは酸化スズを酸化インジウム中に所定量だけ固溶させたＩＴＯ粉末などを、プレス法あるいはスリップキャスト法により成形し、これを大気中または酸素雰囲気中で焼結することにより作製される。しかし、大型のＩＴＯターゲットを作製する場合、成形および焼結に必要な生産設備が従来の物より大型となるため新たな設備投資を必要とする上、粉末の成形性はサイズの大型化と共に悪化するため歩留まりが極端に低下し、結果としてターゲットの製造コストおよび生産性が悪化する。
【０００５】
他のターゲットにおいても、大型化に関して同様なデメリットを有するため、大型のターゲットとして、複数のターゲット部材をバッキングプレート上に接合した多分割ターゲットが用いられつつある。一般に、このような多分割ターゲットでは隣り合う２つのターゲット部材間に０．２〜１．０ｍｍ程度の間隙（クリアランス）が設けられている。これは、ターゲット接合時に加熱され溶融された接合層がその後室温に冷却される過程で生じる熱収縮にともなって、ターゲット部材間同士が衝突し破損するのを防ぐために設けられたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような大型のターゲットでは、一体型のターゲットと異なり各ターゲット部材間の分割部にクリアランスが存在するので、その分割部近傍で異常放電が起こりやすく、パーティクル発生の原因となっていた。
【０００７】
また、ＩＴＯターゲットを用いてスパッタリングを長時間行った場合に顕著な現象であるが、積算スパッタリング時間の増加と共にターゲット表面にはノジュールと呼ばれる黒色の異物が析出する。この黒色の付着物はスパッタリング時の異常放電の原因となりやすく、またそれ自身が薄膜表面の異物（パーティクル）の発生源となることが知られている。その結果、長時間スパッタリングを行うと、形成された薄膜中に次第に異物欠陥が発生し、これが液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイの製造歩留まり低下の原因となっていた。特に、近年フラットパネルディスプレイの分野では高精細化が進んでおり、このような薄膜中の異物欠陥は素子の動作不良を引き起こすため、重要な課題となっていた。
【０００８】
このようなＩＴＯターゲット上に発生するノジュールを低減する方法の一つとしてＩＴＯ焼結体を高密度化する方法が知られており、最近ではスパッタリングターゲットとして密度７．０ｇ／ｃｍ³以上のＩＴＯ焼結体が使用されるようになっている。
【０００９】
ところが前述したような大型の多分割ターゲットでは個々のターゲット部材の焼結密度が高密度化された場合でも、一体型のターゲットと異なり各ターゲット部材間の分割部にクリアランスが存在するので、その分割部近傍で異常放電が起こりやすく、結果的にノジュールが多く発生し、パーティクルも増加するという問題点があった。
【００１０】
このような分割部近傍での異常放電を低減させる方法がいくつか提案されている。例えば、０．３〜２ｍｍの間隙を持った多分割ＩＴＯターゲットの各ターゲット部材間のクリアランスに、ターゲット本体のインジウムとスズとの原子比に等しいインジウム−スズ合金を充填する方法や（例えば、特開平１−２３０７６８号公報など）、また、クリアランス部に金属インジウムを充填する方法が提案されている（例えば、特開平８−１４４０５２号公報など）。
【００１１】
しかしこれらの方法では、充填した金属または合金の融点（金属インジウム：１５７℃、特開平１−２３０７６８号公報の記載に従ってスズ原子比を５〜２０ｗｔ．％とすると、インジウム−スズ合金の融点：約１３７〜１５０℃）が、一般的に使用される接合剤の融点（インジウム半田：１５７℃、Ｓｎ−Ａｇ系の高融点の接合剤：２１０℃）以下となっている。
【００１２】
このため、高電力密度を投入してスパッタリングを行った場合に、プラズマ照射によりターゲット表面が加熱され、充填された合金が軟化または溶解し、この部分でのスパッタリング速度が速くなり、再びクリアランスが形成される。このスパッタリングにより形成される新たなクリアランスは、スパッタリング時間の増加にともない深くなり、異常放電を引き起こしその結果パーティクルが増加するという問題が発生している。特に、最近ではスループットの向上を目的として成膜速度を増加させようとして、大電力密度をターゲットに投入してスパッタリングが行われる傾向にあり、問題が顕著となっている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
スパッタリング法により薄膜を製造する場合に投入される電力は、ターゲット部材とバッキングプレートとを接合している接合剤が溶解しないような温度に設定される。接合剤が溶解するような電力を投入すると、ターゲット部材がバッキングプレートから矧がれ落ちるという重大な問題を引き起こすからである。
【００１４】
本発明者等は上記事実に基づき、接合剤に使用されている材料の融点よりも、充分に高い融点を有する合金をクリアランスに存在させることにより、上述のような異常放電およびパーティクルが増加するといった問題を解決できることを見いだした。
【００１５】
即ち、本発明は、複数のターゲット部材をバッキングプレート上に、接合剤により接合して構成される多分割スパッタリングターゲットにおいて、各ターゲット部材間のクリアランスに、接合剤よりも高い融点を有する合金を存在させてなる多分割スパッタリングターゲット、および複数のターゲット部材をバッキングプレート上に、接合剤により接合して構成される多分割スパッタリングターゲットにおいて、接合剤の融点未満の温度で各ターゲット部材間のクリアランスに充填可能で、充填終了後は、接合剤の融点よりも高い融点を有するような合金をクリアランスに存在させてなる多分割スパッタリングターゲットに関する。
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
本発明に使用されるスパッタリングターゲットの材料は、特に限定することなく使用することができる。しかし、今後ターゲットサイズが益々大きくなることが予想されるフラットパネルディスプレイの製造に使用される材料により適している。このような材料としては、例えば、クロム、モリブデン、ＩＴＯ（インジウムースズ酸化物）、ＺＡＯ（アルミニウムー亜鉛酸化物）、酸化マグネシウム等があげられる。
【００１８】
例えば、ＩＴＯターゲットを製造する場合には、まず、通常用いられる方法によってＩＴＯ焼結体を製造する。焼結体を製造する際の粉末の種類・形状、成形方法、焼結方法には、特に制限はないが、ターゲット表面に発生するノジュールの発生を抑制させるためには、より高密度に焼結したもの、例えば７．０ｇ／ｃｍ³以上が好ましい。次に、得られたＩＴＯ焼結体を機械的に加工して多分割ＩＴＯターゲットを構成する個々のターゲット部材とする。各ターゲット部材の表面の内、接合後にスパッタリング面を構成する面については、通常の研削加工を施した後、必要に応じて更に研磨加工を施し、スパッタリング面の表面粗さをＲａが０．８μｍ以下で且つＲｍａｘが７μｍ以下とすることが好ましい。このような表面処理を施すことにより、各ターゲット部材のスパッタリング面に発生するノジュールを効果的に抑制することができる。
【００１９】
バッキングプレート材料およびターゲット部材とバッキングプレートを接合する接合剤も、特に限定されるものではなく、例えば、バッキングプレート材としては、銅、銅合金、チタン、モリブデン等、接合剤としてはインジウム半田、Ｓｎ−Ａｇ半田、Ｉｎ−Ｐｂ半田等をあげることができる。
【００２０】
また、各ターゲット部材間のクリアランスに充填する接合剤よりも高い融点を有する合金としては、接合剤の融点よりも低い温度で各ターゲット部材間のクリアランスに充填可能で、充填終了後は、接合剤の融点よりも高い融点を有するような合金が特に好ましい。 このような合金の系としては、Ｉｎ−Ｂｉ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ−Ｐｂ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ−Ｃｄ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｃｄ−Ｐｂ、Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ、Ｇａ−ＩｎおよびＩｎ−Ｂｉ−Ｇａの中から選ばれた１つの系と、周期表の４族および８〜１１族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分と、周期表の１３〜１５族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分とからなる合金、例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｃｕ−Ｇａ合金などをあげることができる。
【００２１】
以下、充填材料としてＩｎ−Ｓｎ−Ｃｕ−Ｇａ合金を使用した場合を例に挙げ、説明する。
【００２２】
まず、常法に従いターゲット部材を製造する。例えば、クロムターゲットを製造する場合には、ＨＩＰ法（熱間静水圧プレス法）によりクロム焼結体を得た後、得られた焼結体を機械的に加工して多分割ターゲットを構成する個々のターゲット部材とし、また、ＩＴＯターゲットを製造する場合は上述したとおりである。
【００２３】
次に、得られた各ターゲット部材とバッキングプレートとを接合する。接合の際には接合剤を塗布したバッキングプレートを、使用する接合剤の融点以上に加熱して表面の接合層を溶解させた後、同じ温度に加熱された各ターゲット部材を所定の位置へ配置した後、室温まで冷却する。この時、各ターゲット部材間には接合層冷却時の熱収縮によるターゲット部材の破損を防ぐために０．２〜０．８ｍｍのクリアランスを設けることが好ましい。このような範囲のクリアランスを設けることにより、接合層冷却時に、熱収縮によって隣接ターゲット部材間が衝突して破損することを防止することができ、また、製膜時にクリアランス部に対向する基板上に形成される薄膜の抵抗値の変動（充填する合金による影響）を小さくすることができ、均質な膜を形成することができる。
【００２４】
なお、接合剤とターゲット部材との濡れ性を向上させるために、ターゲット部材の接合面に予め超音波半田ゴテなどで、接合剤を塗布しておいてもよい。
【００２５】
ターゲット部材の接合が完了した時のターゲットの分割部分の状態を図１に示す。図中１はバッキングプレート、２は接合層、３はターゲット部材、４はクリアランスを夫々示す。
【００２６】
続いて、この分割部のクリアランスに、Ｉｎ−Ｂｉ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ−Ｐｂ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ−Ｃｄ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｃｄ−Ｐｂ、Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ、Ｇａ−ＩｎおよびＩｎ−Ｂｉ−Ｇａの中から選ばれた１つの系と、周期表の４族および８〜１１族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分と、周期表の１３〜１５族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分とからなる合金、ここでは、インジウム、スズ、銅およびガリウムからなる合金を充填するが、例えば、まず最初に、銅とスズとの合金、並びにガリウム、スズおよびインジウムとの低融点合金を製造する。
【００２７】
銅とスズとの合金粉末の製造方法は特に問わない。例えば、銅とスズとの粉末を遊星ボールミル等を用いて機械的に合金化してもよいし、市販されている合金粉末を利用してもよい。合金中のスズの割合は、合金化反応の速度を制御し、充分な充填時間を確保するため、１０〜３０ｗｔ．％が好ましい。また、合金粉末の粒径は、合金化反応の速度を制御し、充分な充填時間を確保するため、２５μｍ〜３５μｍが好ましい。
【００２８】
ガリウム、スズおよびインジウムとの低融点合金を製造する方法としては、例えば、ガリウムをその融点（２９．８℃）以上、好ましくは、１２０−１３０℃に加熱して溶解させた後、インジウムおよびスズを混入・溶解させる方法を例示することができる。
【００２９】
低融点合金を形成するガリウム、スズおよびインジウムの比は、共晶点である６２．５Ｇａ：２１．５Ｉｎ：１６．０Ｓｎ（重量比）近傍がとくに好ましいが、各組成が最大２０％変動したとしても、得られた低融点合金は本願発明に使用することができる。なお、このような共晶組成とすることにより共晶液の融点は約１０℃となる。
【００３０】
次に、銅―スズ合金粉末と低融点合金とを混合する。合金粉末と低融点合金との混合比は、ＣｕとＧａとを充分反応させるために、ＣｕがＧａの１．２５倍以上の量（原子比）になるように調整することが好ましい。混合後から緩やかにこれらの合金化反応（金属間化合物生成反応）が進行する。混合直後はペースト状であるが、混合後２〜４８時間、混合比によっては１週間で反応が終了し、固化する。固化後の合金の軟化点は、組成比にもよるが、例えば銅―スズ合金粉末中のスズを２０ｗｔ．％とし、低融点合金に共晶組成のものを使用した場合には、約５００℃となる。
【００３１】
従って、混合直後は、ペースト状であるため、容易に室温でクリアランスへの充填が可能となり、クリアランスに充填した後は、そのまま静置して固化させればよい。
【００３２】
なお、充填する合金とターゲット部材との濡れ性を向上させるために、ターゲット部材のクリアランス面に予め超音波半田ゴテなどで、例えばインジウム半田等の下地層を形成してもよい。
【００３３】
充填が完了したときのターゲットの分割部の状態を図２に示す。図中５は、インジウム、スズ、銅およびガリウムからなる合金を充填した部分を示す。
【００３４】
上記の低融点合金としては、Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金の他に、Ｉｎ−Ｂｉ、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｃｄ−Ｓｎ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｐｂ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｃｄ−Ｓｎ−Ｐｂ−Ｉｎ、Ｇａ−ＩｎおよびＩｎ−Ｂｉ−Ｇａ系の合金を使用することができる。各系での好ましい組成としては、前述のような共晶組成及びその近傍がよく、例えば、以下のような組成を例示することができる（いずれも重量比で）。
【００３５】
Ｉｎ−３３．７Ｂｉ
Ｂｉ−１７Ｓｎ−２５Ｉｎ
Ｂｉ−１０Ｃｄ−１３．３Ｓｎ−２６．７Ｐｂ
Ｂｉ−１１．６Ｓｎ−１８Ｐｂ−２１Ｉｎ
Ｂｉ−５．３Ｃｄ−８．３Ｓｎ−２２．６Ｐｂ−１９．１Ｉｎ
Ｇａ−２４．５Ｉｎ、Ｇａ−５Ｉｎ
Ｉｎ−３２．１０Ｂｉ−４．７６Ｇａ
である。
【００３６】
また、銅―スズ合金粉末の代わりに、周期表の４族および８〜１１族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分と、周期表の１３〜１５族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分とからなる合金を使用することができる。
【００３７】
また、合金粉末中の周期表の４族および８〜１１族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分は、合金粉末中の６０〜８０％が好ましい。
【００３８】
周期表の４族および８〜１１族の中から選ばれる金属成分としては、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕが好ましく、周期表の１３〜１５族の中から選ばれる金属成分としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉが好ましい。なお、本願発明でいう周期表４族とはチタン族を示し、同様に、８族は鉄族、９族はコバルト族、１０族はニッケル族、１１族は銅族、１３族はホウ素族、１４族は炭素族、１５族は窒素族をそれぞれ示す。
【００３９】
前述のＩｎ−Ｓｎ−Ｃｕ−Ｇａ以外の系では、低融点金属の割合は、低融点金属と合金粉末との合計重量の３５〜７５％が好ましく、より好ましくは４５〜６５％である。
【００４０】
【実施例】
以下、本発明を実施例をもって更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４１】
実施例１
酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末を重量比で９：１の割合に混合した混合粉末をプレス用金型にいれ、３００ｋｇ／ｃｍ²の圧力で加工して得た成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力でＣＩＰ処理してＩＴＯ成形体を作製した。次にこのＩＴＯ成形体を酸素雰囲気中１５００℃で５時間常圧焼結して１１０ｍｍφ×６．５ｍｍｔのＩＴＯ焼結体を得た。アルキメデス法によって焼結体の密度を測定したところ、７．１ｇ／ｃｍ³であった。
【００４２】
この焼結体を４インチφ×６ｍｍｔの形状に機械加工した後、この焼結体を半分に切断して半円状の２枚の焼結体とした。
【００４３】
次に、ボンディングを行う際のＩＴＯ焼結体のインジウム半田およびインジウム、スズ、銅およびガリウムからなる合金との濡れ性を向上させるために、予め焼結体のボンディング面及びクリアランス部に対する面に対し、超音波半田ゴテを用いてインジウム半田を塗布した。その後、これらＩＴＯ焼結体とバッキングプレートを１５８℃以上まで加熱した後、それぞれの接合面にインジウム半田を塗布した。次に、これら焼結体をその分割部のクリアランスの幅が０．４ｍｍになるように配置した後、室温まで冷却してターゲットとした。冷却後のクリアランスの幅は、０．３ｍｍであった。
【００４４】
次に、分割部に充填する合金の材料の調製を行った。まず、低融点合金を調製した。ガリウムとスズとインジウムの共晶点となる６２．５Ｇａ：２１．５Ｉｎ：１６．０Ｓｎ（重量比）の割合でこれらを１２０℃で混合し、液体の低融点合金を得た。この低融点合金の融点は１０℃であった。
【００４５】
次に、銅とスズの合金には市販の２０ｗｔ．％のスズを含有した銅−スズの合金粉末を用い、これをさらに粉砕して微粉末を得た。得られた合金粉末の平均粒径は３０μｍであった。
【００４６】
次に、得られた低融点合金５０．０重量部と合金粉末４４．５重量部とを室温で混合しペースト状にし、ＩＴＯターゲットのクリアランス部に充填した。ペーストは、４８時間経過後に、完全に固化した。
【００４７】
得られたターゲットを、真空装置内に設置し、以下の条件でスパッタリングを実施した。
【００４８】
ＤＣ電力 ：５．２Ｗ／ｃｍ²
スパッタガス：Ａｒ＋Ｏ₂
ガス圧 ：５ｍＴｏｒｒ
Ｏ₂／Ａｒ ：０．１％
以上の条件により連続的にスパッタリング試験を１２時間実施したところ、クリアランスにおいてノジュールは発生しなかった。
【００４９】
比較例１
実施例１と同様の方法で分割部を有するＩＴＯターゲットを製造した。但し、分割部には何も充填しなかった。
【００５０】
得られたターゲットを、真空装置内に設置し、実施例１と同様の条件で連続的にスパッタリング試験を１２時間実施したところ、分割部に多量のノジュールが発生した。
【００５１】
実施例２
金属クロム粉末をＨＩＰ法を用いて焼結させ、クロムの焼結体を製造した。これに機械加工を施し、５インチ×３．５インチ×５ｍｍｔの大きさの焼結体２枚とした。
【００５２】
次に、ボンディングを行う際のクロム焼結体のインジウム半田およびＩｎ−Ｓｎ−Ｃｕ−Ｇａ合金との濡れ性を向上させるために、予め焼結体のボンディング面及びクリアランス部に対する面に対し、超音波半田ゴテを用いてインジウム半田を塗布した。その後、これらクロム焼結体とバッキングプレートを１５８℃以上まで加熱した後、それぞれの接合面にインジウム半田を塗布した。
【００５３】
続いて、これら焼結体をその分割部のクリアランスの幅が０．４ｍｍになるように配置した後、室温まで冷却してターゲットとした。冷却後のクリアランスの幅は、０．３ｍｍであった。
【００５４】
次に、分割部に充填する合金の材料の調製を行った。まず、低融点合金を調製した。ガリウムとスズとインジウムの共晶点となる６２．５Ｇａ：２１．５Ｉｎ：１６．０Ｓｎ（重量比）の割合でこれらを１３０℃で混合し、室温で液体の低融点合金を得た。この低融点合金の融点は１０℃であった。
【００５５】
次に、銅とスズの合金として市販の２０ｗｔ．％のスズを含有した銅−スズの合金粉末を用い、これをさらに粉砕して微粉末を得た。得られた合金粉末の平均粒径は３０μｍであった。
【００５６】
次に、得られた低融点合金５０．０重量部と合金粉末４４．５重量部とを室温で混合しペースト状にし、クロムターゲットのクリアランス部に充填した。ペーストは、４８時間経過後に、完全に固化した。
【００５７】
得られたターゲットを、真空装置内に設置し、以下の条件でスパッタリングを実施した。
【００５８】
ＤＣ電力 ：８．５Ｗ／ｃｍ²
スパッタガス：Ａｒ
ガス圧 ：５ｍＴｏｒｒ
以上の条件により連続的にスパッタリング試験を４０時間実施したが、異常放電の増加および基板へのパーティクルの付着数の増加は認められなかった。
【００５９】
実施例３
酸化亜鉛粉末と酸化アルミニウム粉末とを重量比で９８：２の割合に混合した混合粉末をプレス用金型にいれ、３００ｋｇ／ｃｍ²の圧力で加工して得た成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力でＣＩＰ処理（冷間静水圧プレス）してＺＡＯ成形体を製造した。次にこのＺＡＯ成形体を酸素雰囲気中１５００℃で５時間常圧焼結して１１０ｍｍφ×６．５ｍｍｔのＺＡＯ焼結体を得た。
【００６０】
この焼結体に機械加工を施し、５インチ×３．５インチ×５ｍｍｔの大きさの焼結体２枚とした。次に、ボンディングを行う際のＺＡＯ焼結体のインジウム半田およびＩｎ−Ｓｎ−Ｃｕ−Ｇａ合金との濡れ性を向上させるために、予め焼結体のボンディング面及びクリアランス部に対する面に対し、超音波半田ゴテを用いてインジウム半田を塗布した。
【００６１】
その後、これらＺＡＯ焼結体とバッキングプレートを１５８℃以上まで加熱した後、それぞれの接合面にインジウム半田を塗布した。次に、これら焼結体をその分割部のクリアランスの幅が０．４ｍｍになるように配置した後、室温まで冷却してターゲットとした。冷却後のクリアランスの幅は、０．３ｍｍであった。
【００６２】
次に、分割部に充填する合金の材料の調製を行った。まず、低融点合金を調製した。ガリウムとスズとインジウムの共晶点となる６２．５Ｇａ：２１．５Ｉｎ：１６．０Ｓｎ（重量比）の割合でこれらを１２０℃混合し、室温で液体の低融点合金を得た。この低融点合金の融点は１０℃であった。
【００６３】
続いて、銅とスズとの合金には市販の２０ｗｔ．％のスズを含有した銅−スズの合金粉末を用い、これをさらに粉砕して微粉末を得た。得られた合金粉末の平均粒径は３０μｍであった。
【００６４】
次に、得られた低融点合金５０．０重量部と合金粉末４４．５重量部とを室温で混合しペースト状にし、ＺＡＯターゲットのクリアランス部に充填した。ペーストは、４８時間経過後に、完全に固化した。
【００６５】
得られたターゲットを、真空装置内に設置し、以下の条件でスパッタリングを実施した。
【００６６】
ＤＣ電力 ：５．２Ｗ／ｃｍ²
スパッタガス：Ａｒ＋Ｏ₂
ガス圧 ：５ｍＴｏｒｒ
Ｏ₂／Ａｒ ：０．２％
以上の条件により連続的にスパッタリング試験を１５時間実施したが、分割部起因の異常放電の増加および基板へのパーティクルの付着数の増加は認められなかった。
【００６７】
比較例２
実施例２と同様の方法で、０．３ｍｍのクリアランスを持ったクロムターゲットを製造した。但し、クリアランス部には何も充填しなかった。
【００６８】
得られたターゲットを、真空装置内に設置し、実施例２と同一の条件でスパッタリングを実施した。スパッタリング開始当初から、多くの異常放電が見られた。また、基板へのパーティクルの付着数も多かった。
【００６９】
比較例３
実施例２と同様の方法で、０．３ｍｍのクリアランスを持ったクロムターゲットを製造した。但し、ターゲット部材とバッキングプレートの接合時に、クリアランス部にもインジウム半田を充填した。
【００７０】
得られたターゲットを、真空装置内に設置し、実施例２と同一の条件でスパッタリングを実施した。スパッタ開始後２０時間までは、異常放電は少なく、基板へのパーティクルの付着数も非常に少なかった。しかし、２０時間を経過した時点から徐々に、異常放電および基板へのパーティクル付着数が増加した。試験終了後のターゲットを観察したところ、充填したインジウムが周辺のクロムより速くスパッタリングされてしまい、新たなクリアランスが形成されていた。
【００７１】
比較例４
実施例３と同様の方法で、０．３ｍｍのクリアランスを持ったＺＡＯターゲットを製造した。但し、クリアランス部には何も充填しなかった。
【００７２】
得られたターゲットを、真空装置内に設置し、実施例３と同一の条件でスパッタリングを実施した。スパッタリング開始当初から、多くの分割部起因の異常放電が見られた。また、基板へのパーティクルの付着数も多かった。
【００７３】
比較例５
実施例３と同様の方法で、０．３ｍｍのクリアランスを持ったＺＡＯターゲットを製造した。但し、ターゲット部材とバッキングプレートの接合時に、クリアランス部にもインジウム半田を充填した。
【００７４】
得られたターゲットを、真空装置内に設置し、実施例３と同一の条件でスパッタリングを実施した。スパッタ開始後７時間までは、分割部起因の異常放電は少なく、基板へのパーティクルの付着数も非常に少なかった。しかし、７時間を経過した時点から徐々に、異常放電および基板へのパーティクル付着数が増加した。試験終了後のターゲットを観察したところ、充填したインジウムが周辺のクロムより速くスパッタリングされてしまい、新たなクリアランスが形成されていた。
【００７５】
実施例４
実施例１と同様の方法で分割部にインジウム−スズ−銅−ガリウム合金を充填したＩＴＯターゲットを作製した。得られたターゲットを用いて、薄膜を作製した。成膜条件は、
基板温度 ：室温
ＤＣ電力 ：５．２Ｗ／ｃｍ²
スパッタガス：Ａｒ＋Ｏ₂
ガス圧 ：５ｍＴｏｒｒ
Ｏ₂／Ａｒ ：０．２％
膜厚 ：５０ｎｍ
得られた薄膜の抵抗率、透過率、エッチング速度を調べた。結果を表１に示す。
【００７６】
なお、抵抗率は４探針法により測定した。透過率は分光光度計を用い、ガラス基板をリファレンスとして用いて薄膜単独の値として測定した。
【００７７】
エッチング速度は、塩酸をエッチング溶液とし、薄膜を５秒間浸した後の膜減り量から計算して求めた。
【００７８】
比較例６
比較例１と同様の方法で分割部に何も充填していないＩＴＯターゲットを作製し、実施例４と同様の方法で薄膜を作製し、得られた薄膜の抵抗率、透過率、エッチング速度を調べた。結果を表１に示す。
【００７９】
表１に示した実施例４と比較例６の結果から、分割部にインジウム−スズ−銅−ガリウム合金を充填したターゲットを用いても、何も充填していないものと同等の薄膜特性が得られることが明らかとなった。
【００８０】
【表１】

【００８１】
実施例５
実施例１と同様の方法で、０．３ｍｍのクリアランスを持ったＩＴＯターゲットを製造した。
【００８２】
次に、分割部に充填する合金の材料の調製を行った。まず、低融点合金を調製した。ガリウムとインジウムの共晶となる７５．５Ｇａ：２４．５Ｉｎ（重量比）の割合でこれらを１００℃で混合し、液体の低融点合金を得た。
【００８３】
次に、銅とスズの合金には市販の２０ｗｔ．％のスズを含有した銅−スズの合金粉末を用い、これをさらに粉砕して微粉末を得た。得られた合金粉末の平均粒径は３０μｍであった。
【００８４】
次に、得られた低融点合金１００重量部と合金粉末１０７重量部とを室温で混合しペースト状にし、ＩＴＯターゲットのクリアランス部に充填した。ペーストは、５０時間経過後には完全に固化した。
【００８５】
得られたターゲットを、真空装置内に設置し、実施例１と同じ条件で１２時間、スパッタリングを実施した。クリアランス部においてノジュールは発生しなかった。
【００８６】
実施例６
実施例１と同様の方法で、０．３ｍｍのクリアランスを持ったＩＴＯターゲットを製造した。
【００８７】
次に、分割部に充填する合金の材料の調製を行った。まず、低融点合金を調製した。ガリウムとインジウムとスズの共晶となる６２．５Ｇａ：２１．５Ｉｎ：１６．０Ｓｎ（重量比）の割合でこれらを１２０℃で混合し、液体の低融点合金を得た。
【００８８】
次に、２０ｗｔ．％のゲルマニウムを含有した銅−ゲルマニウムの合金粉末をさらに粉砕して微粉末を得た。得られた合金粉末の平均粒径は３０μｍであった。
【００８９】
次に、得られた低融点合金５０重量部と合金粉末４４．５重量部とを室温で混合しペースト状にし、ＩＴＯターゲットのクリアランス部に充填した。ペーストは、４８時間経過後には完全に固化した。
【００９０】
得られたターゲットを、真空装置内に設置し、実施例１と同じ条件で１２時間、スパッタリングを実施した。クリアランス部においてノジュールは発生しなかった。
【００９１】
【発明の効果】
本発明の多分割ターゲットを用いることにより、分割部を有するターゲットであっても、分割部に起因する異常放電の発生および異常放電によるパーティクルの付着を低減できる。特に、ＩＴＯターゲットを使用した場合には、スパッタリング時に分割部近傍に多量に発生するノジュールの発生を効果的に抑制することができる。
【００９２】
さらに、充填されている金属の融点が高いのでその効果はターゲットの寿命まで有効となり、また、充填作業を室温近傍で行うことができるので、充填作業が容易となる。
【００９３】
また、上記技術をＩＴＯターゲットに適応した場合に得られる薄膜の抵抗率、透過率、エッチング速度は、通常のＩＴＯターゲットを用いて作製した薄膜のものと同等である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ターゲット部材の接合が完了した時のターゲットの分割部分の状態を示す図である。
【図２】 充填が完了したときのターゲットの分割部の状態を示す図である。
【符号の説明】
１：バッキングプレート
２：接合層
３：ターゲット部材
４：クリアランス
５：充填部

Claims (19)

1. 複数のターゲット部材をバッキングプレート上に、接合剤により接合して構成される多分割スパッタリングターゲットにおいて、各ターゲット部材間のクリアランスに、接合剤よりも高い融点を有する合金を存在させてなる多分割スパッタリングターゲット。
2. 複数のターゲット部材をバッキングプレート上に、接合剤により接合して構成される多分割スパッタリングターゲットにおいて、接合剤の融点未満の温度で各ターゲット部材間のクリアランスに充填可能で、充填終了後は、接合剤の融点よりも高い融点を有するような合金をクリアランスに存在させてなる多分割スパッタリングターゲット。
3. クリアランスに存在する合金がＩｎ−Ｓｎ−Ｃｕ−Ｇａ合金である請求項１または請求項２に記載の多分割スパッタリングターゲット。
4. ターゲット部材がＩＴＯターゲットである請求項１〜３のいずれか１項に記載の多分割スパッタリングターゲット。
5. 複数のターゲット部材をバッキングプレート上に、接合剤により接合して構成される多分割スパッタリングターゲットの製造方法において、各ターゲット部材間のクリアランスに、接合剤よりも高い融点を有する合金層を設けることを特徴とする多分割スパッタリングターゲットの製造方法。
6. 複数のターゲット部材をバッキングプレート上に、接合剤により接合して構成される多分割スパッタリングターゲットの製造方法において、各ターゲット部材間のクリアランスに、接合剤の融点未満の温度で各ターゲット部材間のクリアランスに充填可能で、充填終了後は、接合剤の融点よりも高い融点を有するような合金層を設けることを特徴とする多分割スパッタリングターゲットの製造方法。
7. 接合剤よりも高い融点を有する合金層が、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｃｕ−Ｇａ合金である、請求項５または請求項６に記載の多分割スパッタリングターゲットの製造方法。
8. 複数のターゲット部材をバッキングプレート上に、接合剤により接合して構成される多分割スパッタリングターゲットの製造方法において、
   （１）スズと銅との合金を製造する工程
   （２）インジウム、ガリウム、およびスズを混合して、接合剤より低い融点を有する低融点合金を製造する工程
   （３）（１）で得られた合金と（２）で得られた低融点合金とを、低融点合金の融点以上で接合剤の融点以下の温度で混合・ペースト化する工程
   （４）（３）で得られたペーストを各ターゲット部材間のクリアランスに充填する工程
   （５）充填後、ペーストを固化させる工程
   を有する多分割スパッタリングターゲットの製造方法。
9. ターゲット部材がＩＴＯターゲットである請求項５〜８のいずれか１項に記載の多分割スパッタリングターゲットの製造方法。
10. クリアランスに存在する合金が、Ｉｎ−Ｂｉ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ−Ｐｂ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ−Ｃｄ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｃｄ−Ｐｂ、Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ、Ｇａ−ＩｎおよびＩｎ−Ｂｉ−Ｇａの中から選ばれた１つの系と、周期表の４族および８〜１１族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分と、周期表の１３〜１５族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分とからなる合金である請求項１または請求項２に記載の多分割スパッタリングターゲット。
11. 前記周期表の４族および８〜１１族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分が、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕの中から選ばれることを特徴とする請求項１０に記載の多分割スパッタリングターゲット。
12. 前記周期表の１３から１５族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分が、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉの中から選ばれることを特徴とする請求項１０に記載の多分割スパッタリングターゲット。
13. ターゲット部材がＩＴＯターゲットである請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の多分割スパッタリングターゲット。
14. 接合剤よりも高い融点を有する合金層が、Ｉｎ−Ｂｉ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ−Ｐｂ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ−Ｃｄ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｃｄ−Ｐｂ、Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ、Ｇａ−ＩｎおよびＩｎ−Ｂｉ−Ｇａの中から選ばれた１つの系と、周期表の４族および８〜１１族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分と、周期表の１３〜１５族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分とからなる合金である請求項５または請求項６に記載の多分割スパッタリングターゲットの製造方法。
15. 複数のターゲット部材をバッキングプレート上に、接合剤により接合して構成される多分割スパッタリングターゲットの製造方法において、
    （１）前記周期表の４族および８〜１１族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分と前記周期表の１３〜１５族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分との合金を製造する工程
    （２）接合剤より低い融点を有する低融点合金を製造する工程
    （３）（１）で得られた合金と（２）で得られた低融点合金とを、低融点合金の融点以上で接合剤の融点以下の温度で混合・ペースト化する工程
    （４）（３）で得られたペーストを各ターゲット部材間のクリアランスに充填する工程
    （５）充填後、ペーストを固化させる工程
    を有する多分割スパッタリングターゲットの製造方法。
16. 前記接合剤より低い融点を有する低融点合金が、Ｉｎ−Ｂｉ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ−Ｐｂ、Ｉｎ−Ｂｉ−Ｓｎ−Ｃｄ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｃｄ−Ｐｂ、Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ、Ｇａ−ＩｎおよびＩｎ−Ｂｉ−Ｇａの中から選ばれた１つの系であることを特徴とする請求項１５に記載の多分割スパッタリングターゲット。
17. 前記周期表の４族および８〜１１族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分が、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕの中から選ばれることを特徴とする請求項１５に記載の多分割スパッタリングターゲット。
18. 前記周期表の１３〜１５族の中から選ばれた少なくとも１つの金属成分が、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉの中から選ばれることを特徴とする請求項１５に記載の多分割スパッタリングターゲット。
19. ターゲット部材がＩＴＯターゲットである請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の多分割スパッタリングターゲットの製造方法。

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