JPH0586463A

JPH0586463A - スパツタリング用ターゲツト及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0586463A
Application number: JP15912991A
Authority: JP
Inventors: Terushi Mishima; 昭史三島; Jun Tamura; 純田村; Masaki Morikawa; 正樹森川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1993-04-06

Abstract

(57)【要約】【構成】ターゲット１１は、柱状の基体１２と、基体
外周面１２ａに積層された中間層１３，１４と、中間層
１４外周面に積層されたＣｒ，Ｔｉ，Ｚｒのうち少なく
とも１種を含むＳｉ合金のターゲット層１５とから構
成。基体はステンレススチール、Ｃｕ合金から選択され
た少なくとも１種、中間層はＭｏ，Ｔｉ，Ｗ，Ｎｉのう
ち少なくとも１種、中間層の最外層はＮｉとする。中間
層は複数の層、基体は筒状であるとしてもよい。ターゲ
ットの製造方法は、溶射法により基体の外周面に中間層
とターゲット層を順次積層する。【効果】ターゲット層が基体から剥離するのを防止す
ることができ、耐腐食性及び冷却効率を高めることがで
きる。また、ターゲット層の機械加工をする必要がなく
なり、該ターゲット層と基体との軸合わせも不要にな
る。したがって、長尺の円筒状のターゲットを容易に製
造することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、基体の外周面に溶射
法によりＳｉ合金のターゲット層を形成したスパッタリ
ング用ターゲット及びその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｓｉ合金をターゲット層としたＤ
Ｃスパッタリング用ターゲット（以下、単にターゲット
と略称する）としてはプレーナ型（円板状もしくは角板
状）のターゲットが広く使用されている。しかし、この
ターゲットは、材料の使用効率が２０％以下と非常に低
く、また連続スパッタリングや長尺物のスパッタリング
ができない等の欠点もあるために、最近では円筒状のタ
ーゲットが用いられつつある。

【０００３】図２は従来より用いられている円筒状のタ
ーゲットの一例を示す断面図である。このターゲット１
は、円筒状のステンレス製のバッキングチューブ（基
体）２の外周面２ａに、溶射法によりＳｉ合金のターゲ
ット層３を均一に形成したものである。

【０００４】このターゲット１は、ターゲット層３の使
用効率が８０〜９０％程度と非常に高く、またガラス面
や鏡面等、面積の広い部分に均一にスパッタリングでき
ることから、今後益々用途が広がると期待されているタ
ーゲットである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のター
ゲット１を用いてスパッタリングすると、スパッタ中に
ターゲット層３がバッキングチューブ２から剥離する恐
れがあるという問題があった。

【０００６】その理由は、ターゲット層３とバッキング
チューブ２との熱膨張係数が異なることから、スパッタ
リング毎にターゲット層３とバッキングチューブ２がそ
れぞれ膨張・収縮を繰り返すことにより、ターゲット層
３とバッキングチューブ２との接合強度が低下するため
である。この接合強度がさらに低下した場合、ターゲッ
ト層３に割れが発生したり、あるいは容易にバッキング
チューブ２から剥離したり等の不具合が生じることとな
り、スパッタされる製品の品質に悪影響を及ぼすことと
なる。

【０００７】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、以上の問題を有効に解決することができるＳ
ｉ合金のスパッタリング用ターゲット及びその製造方法
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は次の様なスパッタリング用ターゲット及
びその製造方法を採用した。

【０００９】すなわち、請求項１記載のスパッタリング
用ターゲットは、柱状の基体と、当該基体の外周面に形
成された中間層と、該中間層の外周面に形成されＣｒ，
Ｔｉ，Ｚｒから選択された少なくとも１種を含むＳｉ合
金を主成分とするターゲット層とからなることを特徴と
している。

【００１０】また、請求項２記載のスパッタリング用タ
ーゲットは、請求項１記載のスパッタリング用ターゲッ
トにおいて、前記基体は、ステンレススチール、Ｃｕ合
金から選択された少なくとも１種を主成分とすることを
特徴としている。

【００１１】また、請求項３記載のスパッタリング用タ
ーゲットは、請求項１記載のスパッタリング用ターゲッ
トにおいて、前記中間層は、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｗ，Ｎｉから
選択された少なくとも１種を主成分とすることを特徴と
している。

【００１２】また、請求項４記載のスパッタリング用タ
ーゲットは、請求項１，２または３記載のスパッタリン
グ用ターゲットにおいて、前記中間層は、複数の層から
なることを特徴としている。

【００１３】また、請求項５記載のスパッタリング用タ
ーゲットは、請求項４記載のスパッタリング用ターゲッ
トにおいて、前記中間層の最外層は、Ｎｉを主成分とす
ることを特徴としている。

【００１４】また、請求項６記載のスパッタリング用タ
ーゲットは、請求項１または２記載のスパッタリング用
ターゲットにおいて、前記基体は、筒状であることを特
徴としている。

【００１５】また、請求項７記載のスパッタリング用タ
ーゲットの製造方法は、柱状の基体の外周面に、溶射法
により、中間層と、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒから選択された少
なくとも１種を含むＳｉ合金を主成分とするターゲット
層を順次積層することを特徴としている。

【００１６】また、請求項８記載のスパッタリング用タ
ーゲットの製造方法は、請求項７記載のスパッタリング
用ターゲットの製造方法において、前記基体は、筒状で
あることを特徴としている。

【００１７】以下に、この発明を更に詳細に説明する。
前記基体としては、非磁性、機械的強度大、熱伝導率
良、耐食性良、耐熱性良、熱膨張係数小等の種々の特性
を備えた材料が好ましい。また、前記中間層としては、
非磁性、基体とのなじみが良、熱膨張係数小（Ｓｉ合金
に近似）、他の層と反応し難い等の種々の特性を備えた
材料が好ましい。

【００１８】ここで、前記基体の主成分を、ステンレス
スチール、Ｃｕ合金から選択された少なくとも１種とし
たのは、酸化性または還元性の雰囲気中においてこれら
の材料が腐食し難いからであり、また、熱伝導性が良好
であることよりターゲットの冷却効率を高めることがで
きるからである。

【００１９】また、ターゲット層の主成分を、Ｃｒ，Ｔ
ｉ，Ｚｒから選択された少なくとも１種を含むＳｉ合金
としたのは、Ｓｉ単体ではＳｉが真性半導体であるため
に電気抵抗が高くＤＣスパッタができないが、Ｃｒ，Ｔ
ｉ，Ｚｒから選択された少なくとも１種を含むＳｉ合金
とすることにより、該ターゲット層の電気抵抗を低下さ
せて該ターゲット層の電気伝導性を確保することができ
るからである。また、ＳｉにＣｒ，Ｔｉ，Ｚｒから選択
された少なくとも１種を加えることにより、該Ｓｉ合金
の機械的強度及び耐熱性が高まり、前記ターゲット層に
割れが発生したり、また容易にバッキングチューブから
剥離したり等の不具合が解消される。

【００２０】また、中間層の主成分をＭｏ，Ｔｉ，Ｗ，
Ｎｉから選択された少なくとも１種としたのは、これら
の元素が基体とターゲット層のいずれとも反応し難いか
らである。

【００２１】前記中間層を複数の層とした場合には、前
記基体と接合する層は、非磁性、基体とのなじみが良、
熱膨張係数小（Ｓｉ合金に近似）、他の層と反応し難い
（脆い金属間化合物を形成しない）等の種々の特性を備
えていることが好ましく、また、ターゲット層と接合す
る層は、非磁性、耐酸化性、熱膨張係数小（Ｓｉ合金に
近似）、他の層と反応し難い（Ｓｉと反応し難く脆い金
属間化合物を形成しない）等の種々の特性を備えている
ことが好ましい。

【００２２】また、前記溶射法としては、プラズマ溶射
法が好適に用いられる。このプラズマ溶射法は、不活性
ガス雰囲気中もしくは大気中において発生したプラズマ
を用いて溶融したターゲット材料を基体の外周面に均一
に溶射する方法である。

【００２３】例えば、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｗ，Ｎｉのいずれか
１種を含む中間層を形成する場合、上記の元素の微粒子
を所定量とり、プラズマ発生用トーチにて発生させたプ
ラズマ中にこの微粒子を導入して溶融させる。溶融した
上記元素はプラズマにより基体の表面に吹き付けられて
該表面で固化し、該表面上に上記元素の均一な層を形成
する。

【００２４】また、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒから選択された少
なくとも１種を含むＳｉ合金を主成分とするターゲット
層を形成する場合、Ｓｉの微粒子と、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ
から選択された少なくとも１種からなる微粒子をそれぞ
れ所定量とり、これらを均一に混合させて混合粉体と
し、プラズマ発生用トーチにて発生させたプラズマ中に
この混合粉体を導入してＳｉを軟化させると同時にＳｉ
以外の金属（Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒから選択された少なくと
も１種）を溶融させる。軟化したＳｉや溶融したＳｉ以
外の金属はプラズマにより基体の表面に吹き付けられて
該表面で固化し、該表面上にＳｉとＳｉ以外の金属が均
一に混じった合金相を形成する。

【００２５】

【作用】この発明の請求項１記載のスパッタリング用タ
ーゲットでは、基体と、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒから選択され
た少なくとも１種を含むＳｉ合金を主成分とするターゲ
ット層との間に接合強度の大きい中間層を形成すること
により、前記ターゲット層が基体から剥離するのを防止
する。

【００２６】また、請求項２記載のスパッタリング用タ
ーゲットでは、前記基体の主成分をステンレススチー
ル、Ｃｕ合金から選択された少なくとも１種とすること
により、耐腐食性及び冷却効率を高める。

【００２７】また、請求項３記載のスパッタリング用タ
ーゲットでは、前記中間層の主成分を、Ｍｏ，Ｔｉ，
Ｗ，Ｎｉから選択された少なくとも１種とすることによ
り、基体とのなじみが改善されてターゲット層の剥離の
恐れがなくなる。

【００２８】また、請求項４記載のスパッタリング用タ
ーゲットでは、前記中間層を複数の層とすることによ
り、それぞれの層をその層に必要な機能を有する材料で
構成することができる。

【００２９】また、請求項５記載のスパッタリング用タ
ーゲットでは、前記中間層の最外層をＮｉを主成分とす
ることにより、この最外層とターゲット層とは反応し難
くなり、脆い金属間化合物を形成することがなくなる。

【００３０】また、請求項６記載のスパッタリング用タ
ーゲットでは、前記基体を筒状とすることにより、基体
の機械的強度が高まる。

【００３１】また、請求項７記載のスパッタリング用タ
ーゲットの製造方法では、溶射法を用いて各層を順次積
層することにより、各層間の接合強度が向上し、冷却効
率も向上する。また、ターゲット層の機械加工をする必
要がなくなり、該ターゲット層と基体との軸合わせも不
要となる。したがって、長尺の円筒状のターゲットを容
易かつ速やかに製造することが可能になる。

【００３２】また、請求項８記載のスパッタリング用タ
ーゲットの製造方法では、前記基体を筒状とすることに
より、基体を円筒状に加工する工程が削減される。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は、
円筒状のターゲット１１の断面図である。このターゲッ
ト１１は、円筒状のバッキングチューブ（基体）１２の
外周面１２ａに、第１の中間層１３、第２の中間層１
４、ターゲット層１５が順次積層されている。

【００３４】ここで、バッキングチューブ１２はステン
レススチール、Ｃｕ合金から選択された少なくとも１種
を主成分とし、第１の中間層１３及び第２の中間層１４
は、それぞれＭｏ，Ｔｉ，Ｗ，Ｎｉから選択された少な
くとも１種を主成分とし、ターゲット層１５は、Ｃｒ，
Ｔｉ，Ｚｒから選択された少なくとも１種を含むＳｉ合
金を主成分としたものである。

【００３５】次に、ターゲット１１の製造方法について
説明する。まず、外径１５０ｍｍ、内径１２０ｍｍ、長
さ５００ｍｍの形状のＣｕ−０．０２％Ｚｒ−０．５％
Ｃｒ（ＯＭＣ）製のバッキングチューブ１２を用意し、
このバッキングチューブ１２の外周面１２ａに、プラズ
マ溶射法によりＴｉからなる第１の中間層１３を約３０
μｍ、Ｎｉからなる第２の中間層１４を約２０μｍ、Ｃ
ｒを６％含むＳｉ合金からなるターゲット層１５を約５
ｍｍ順次積層した。

【００３６】前記プラズマ溶射法の条件は、下記の通り
である。（ａ）第１の中間層１３及び第２の中間層１４の溶射条
件ガス：混合ガス（Ａｒ＋Ｈｅ＋Ｈ₂）プラズマアーク電圧：５０Ｖアーク電流：５００Ａガス量：５０ｌ／ｍｉｎ（ｂ）ターゲット層１５の溶射条件ガス：混合ガス（Ａｒ＋Ｈｅ＋Ｈ₂）プラズマアーク電圧：７０Ｖアーク電流：７００Ａガス量：６０ｌ／ｍｉｎ

【００３７】以上により、バッキングチューブ１２の外
周面１２ａに、プラズマ溶射法により第１の中間層１
３、第２の中間層１４、ターゲット層１５を順次積層し
たターゲット１１を製造することができる。

【００３８】また、前記バッキングチューブ１２及び前
記各層の熱膨張率を測定した結果は、バッキングチュー
ブ１２では１６．９×１０^-6／℃、第１の中間層では
８．８×１０^-6／℃、第２の中間層１４では１３．３×
１０^-6／℃、ターゲット層１５では９．１×１０^-6／℃
である。

【００３９】表１は、本発明のターゲット（実施例）と
従来のターゲット（比較例）の特性を比較したものであ
る。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１から明らかな様に、本発明のターゲッ
ト（実施例）では、使用効率、剥離に至るまでの出力共
に従来のもの（比較例）と比べて大幅に向上しているこ
とがわかる。したがって、ターゲット層の機械的強度が
高まり欠陥も少なくなり、基体とターゲット層との接合
強度も向上していることがわかる。

【００４２】以上説明した様に、このターゲット１１で
は、円筒状のバッキングチューブ１２の外周面１２ａ
に、プラズマ溶射法により第１の中間層１３、第２の中
間層１４、ターゲット層１５を順次積層してなることと
したので、ターゲット層１５自体の機械的強度を大幅に
向上させるとともに該ターゲット層１５とバッキングチ
ューブ１２との接合強度も大幅に向上させることがで
き、したがって、ターゲット層１５の諸特性を従来のも
のと比べて大幅に向上させることができ、ターゲット層
１５がバッキングチューブ１２から剥離するのを防止す
ることができる。また、ターゲット層１５の厚みが制約
されることもない。

【００４３】また、このターゲット１１の製造方法で
は、バッキングチューブ１２とターゲット層１５との接
合強度を大幅に向上させることができるので、冷却効率
を大幅に向上させることができる。また、筒状のバッキ
ングチューブ１２を用いたので、円筒状に加工する工程
を省くことができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明した様に、この発明の請求項１
記載のスパッタリング用ターゲットによれば、柱状の基
体と、当該基体の外周面に形成された中間層と、該中間
層の外周面に形成されＣｒ，Ｔｉ，Ｚｒから選択された
少なくとも１種を含むＳｉ合金を主成分とするターゲッ
ト層とからなることとしたので、中間層が接合強度を高
め、前記ターゲット層が基体から剥離するのを防止する
ことができる。

【００４５】また、請求項２記載のスパッタリング用タ
ーゲットによれば、請求項１記載のスパッタリング用タ
ーゲットにおいて、前記基体は、ステンレススチール、
Ｃｕ合金から選択された少なくとも１種を主成分とした
ので、耐腐食性及び冷却効率を高めることができる。

【００４６】また、請求項３記載のスパッタリング用タ
ーゲットによれば、請求項１記載のスパッタリング用タ
ーゲットにおいて、前記中間層は、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｗ，Ｎ
ｉから選択された少なくとも１種を主成分としたので、
基体とのなじみが改善されてターゲット層の剥離の恐れ
がなくなる。

【００４７】また、請求項４記載のスパッタリング用タ
ーゲットによれば、請求項１，２または３記載のスパッ
タリング用ターゲットにおいて、前記中間層は、複数の
層からなることとしたので、それぞれの層をその層に必
要な機能を有する材料で構成することができる。

【００４８】また、請求項５記載のスパッタリング用タ
ーゲットによれば、請求項４記載のスパッタリング用タ
ーゲットにおいて、前記中間層の最外層は、Ｎｉを主成
分とすることとしたので、この最外層とターゲット層と
は反応し難くなり、脆い金属間化合物を形成することが
なくなる。

【００４９】また、請求項６記載のスパッタリング用タ
ーゲットによれば、請求項１または２記載のスパッタリ
ング用ターゲットにおいて、前記基体は、筒状であるこ
ととしたので、ターゲットの使用効率を高めることがで
きる。

【００５０】また、請求項７記載のスパッタリング用タ
ーゲットの製造方法によれば、柱状の基体の外周面に、
溶射法により、中間層と、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒから選択さ
れた少なくとも１種を含むＳｉ合金を主成分とするター
ゲット層を順次積層することとしたので、各層間の接合
強度を向上させることができ、冷却効率も向上させるこ
とができる。また、ターゲット層の機械加工をする必要
がなくなり、該ターゲット層と基体との軸合わせも不要
になる。したがって、長尺の円筒状のターゲットを容易
に製造することが可能になる。

【００５１】また、請求項８記載のスパッタリング用タ
ーゲットの製造方法によれば、請求項７記載のスパッタ
リング用ターゲットの製造方法において、前記基体は、
筒状であることとしたので、基体を円筒状に加工する工
程が削減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパッタリング用ターゲットの断面図
である。

【図２】従来のスパッタリング用ターゲットの断面図で
ある。

【符号の説明】

１１スパッタリング用ターゲット１２バッキングチューブ（円筒状の基体）１２ａ外周面１３第１の中間層１４第２の中間層１５ターゲット層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】柱状の基体と、当該基体の外周面に形成
された中間層と、該中間層の外周面に形成されＣｒ，Ｔ
ｉ，Ｚｒから選択された少なくとも１種を含むＳｉ合金
を主成分とするターゲット層とからなることを特徴とす
るスパッタリング用ターゲット。
【請求項２】前記基体は、ステンレススチール、Ｃｕ
合金から選択された少なくとも１種を主成分とすること
を特徴とする請求項１記載のスパッタリング用ターゲッ
ト。
【請求項３】前記中間層は、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｗ，Ｎｉか
ら選択された少なくとも１種を主成分とすることを特徴
とする請求項１記載のスパッタリング用ターゲット。
【請求項４】前記中間層は、複数の層からなることを
特徴とする請求項１，２または３記載のスパッタリング
用ターゲット。
【請求項５】前記中間層の最外層は、Ｎｉを主成分と
することを特徴とする請求項４記載のスパッタリング用
ターゲット。
【請求項６】前記基体は、筒状であることを特徴とす
る請求項１または２記載のスパッタリング用ターゲッ
ト。
【請求項７】柱状の基体の外周面に、溶射法により、
中間層と、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒから選択された少なくとも
１種を含むＳｉ合金を主成分とするターゲット層を順次
積層することを特徴とするスパッタリング用ターゲット
の製造方法。
【請求項８】前記基体は、筒状であることを特徴とす
る請求項７記載のスパッタリング用ターゲットの製造方
法。