(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット支持体、ターゲット部材およびこれらを接合するはんだ材とから構成され、前記ターゲット部材がガラス材であるスパッタリングターゲットにおいて、接合材料層の厚さを一定にするために金属製のワイヤーを接合層に介在させるとともに、前記ターゲット部材における、ターゲット支持体との接合面の表面粗さ（Ｒａ）を０．５μｍ以上としたことを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
ターゲット部材がガラス材であり、該ターゲット部材におけるターゲット支持体との接合面の表面粗さを、ブラスト材の投射により表面粗さ（Ｒａ）を０．５μｍ以上に加工した後、接合材料層の厚さを一定にするために金属製のワイヤーを接合層に介在させ、はんだ材を用いてターゲット支持体に接合することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタリングにより薄膜を形成する際に使用され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の分野では多く使用されている。
【０００３】
スパッタリング法で用いられるスパッタリングターゲットは、特殊なものを除いて、ターゲット部材とターゲットの支持体であるバッキングプレートとを接合することにより製造される。ターゲット部材とバッキングプレートの接合方法としては、金属接合剤（例えばインジウムはんだ）によるろう付け、拡散接合、爆着、ＥＢウェルド等多様の手法があり、ターゲット部材やバッキングプレートの材質に合わせて適宜選択され、採用されている。
【０００４】
中でも、金属接合剤を用いたろう付けによる手法は、一般的であり、製造設備を導入する際のコストが低く、またフラットパネルディスプレイ用の大型サイズのターゲットに対しても比較的容易に適応できるという利点を有している。
【０００５】
このような構造をしたスパッタリングターゲットのターゲット部材としてガラス材を用いた場合には、ターゲットとバッキングプレートの接合工程や、スパッタリングによる成膜中にターゲットに割れが発生しやすいという特徴がある。
【０００６】
接合時に発生する割れは、ターゲット部材およびバッキングプレートをはんだ材の融点以上に加熱、接合させた後の冷却工程において両者の熱膨張率の差により発生することが知られている。これを解決するために、例えば、特開平２−１８４５７８号公報（接合材として有機接着剤を使用）、特開平２−１２２０７１号公報（半田の融点直下の温度で反りに対する機械的矯正を実施）、特開平６−６５７２７号公報（接合面の一部にのみはんだ材を使用して接合）、特開平１０−４６３２９号報（半田層に粉末を介在させる）等が提案されている。
【０００７】
一方、スパッタリング中に発生するターゲットの割れについては、装置や薄膜製品に与えるダメージが大きく、解決すべき重要な課題となっているが、これまでに充分な対策はとられていなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ターゲット支持体であるバッキングプレート、ターゲット部材およびこれらを接合するはんだ材とから構成されるスパッタリングターゲットにおいて、スパッタリング中に発生する割れが起こりにくいスパッタリングターゲットおよびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記問題点を解決すべく鋭意検討を行った結果、スパッタリング中に発生する割れは、プラズマからの熱の輻射により加熱されたターゲット部材の熱が、はんだ材および水冷されているバッキングプレートを経由して逃がしきれずにターゲット部材中に蓄熱されるため、この熱によってターゲット部材のみが膨張して、割れにつながってしまうと考え、熱伝導性および引っ張り強度を増加さえるのが良いとの方針を得た。そして、ターゲット部材における、ターゲット支持体との接合面の表面粗さ（Ｒａ）を０．５μｍ以上としたスパッタリングターゲットを用い、ターゲット部材と接合剤との接触面積を増加させることにより、熱伝導性および引っ張り強度が増加でき、前記課題を解決できることを見出し本発明を完成した。
【００１０】
即ち、本発明は、ターゲット支持体、ターゲット部材およびこれらを接合するはんだ材とから構成されるスパッタリングターゲットにおいて、前記ターゲット部材におけるターゲット支持体との接合面の表面粗さ（Ｒａ）を０．５μｍ以上としたことを特徴としたスパッタリングターゲットおよびその製造方法に関する。
【００１１】
なお、本発明でいうＲａの定義および測定方法は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４に記載の通りである。
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
本発明に関わるスパッタリングターゲットは、例えば、以下の方法で製造することができる。
【００１４】
本発明のターゲット部材としては、一般に用いられる材料、例えば、クロム、チタン、アルミニウム、ＩＴＯ（酸化インジウム−酸化スズ複合酸化物）、ＳｉＯ2等で形成されたものを例示することができる。中でも、本発明は、スパッタリング中に割れの発生しやすい材料に対して有効であり、特に、ＳｉＯ2、パイレックスガラス等のガラス材に対して有効である。また、ターゲット支持体の材質としては、無酸素銅、Ｃｕ−Ｃｒ等の銅合金、チタン、ステンレススチール等の通常用いられるプレートを例示することができる。これらのターゲット部材およびプレートは、接合面が実質的に平行なものが好ましく、それ自体の形状としては、板状物、円形板または角形板等をあげることができる。
【００１５】
ターゲット部材およびターゲット支持体を接合する接合材料は、通常用いられる比較的低融点のはんだ、例えばインジウムはんだ等が用いられる。
【００１６】
接合部分の厚さ（相対するターゲット部材面とターゲット支持体面との間隔）は２ｍｍ以下であることが好ましい。このような厚さに設定することにより、接合材料からなる接合層のもつ抵抗が大きくなりすぎず、スパッタリング時の放電電圧が不必要に高くなる弊害を抑制することが可能となる。更に好ましくは、接合層の抵抗の増加を抑制するために、金属製のワイヤー等を使用し、厚さを０．５ｍｍ以下にすることである。しかし、スパッタリングターゲットの強度の面から前記した間隔は上記範囲以下で少なくとも０．１ｍｍが好ましい。
【００１７】
また、スパッタリング時の冷却効率を保つ上でボンディング率は、９０％以上とすることが好ましい。ここでいうボンディング率とは、ターゲット部材とターゲット支持体との重なり合った面の面積に対して、ターゲット部材とターゲット支持体材とが接合層が介して接合されている面の面積割合を示す。このボンディング率は、通常、超音波探傷装置等により測定することが可能である。
【００１８】
次にターゲット部材とターゲット支持体との接合方法について詳述する。
【００１９】
所定の形状に加工したターゲット部材における、ターゲット支持体との接合面に対して、表面処理を行う。表面処理に使用される装置は、一般に市販されているブラスト装置を使用することができる。例えば、不二製作所製、商品名「ニューマブラスター・ＳＧＦ−５−Ｂ」を挙げることができる。ブラスト法に用いられる粉末（以下“ブラスト材”と記載）としては、ガラス、アルミナ、ジルコニア、ＳｉＣ、等が使用できるが、これらはターゲット部材の組成、硬度等に併せて適宜選択される。
【００２０】
ブラスト材の形状は、針状、粒状、球状等が使用できる。また、ブラスト材の平均粒度は、５０〜５００μｍが好ましく、特に８０〜２００μｍが好ましい。ブラスト材の粒径を大きくすると、処理面の表面粗さが大きくなる。
【００２１】
ブラスト材をターゲット部材表面に衝突させる圧力は、２〜１０ｋｇ／ｃｍ2程度が好ましく、特に４〜７ｋｇ／ｃｍ2が好ましく、更には５〜６ｋｇ／ｃｍ2が好ましい。
【００２２】
また、ノズルとターゲット表面との距離は、５０〜３００ｍｍ程度が好ましい。この距離が近すぎる場合は、ビーズがターゲットをブラストする有効面積が小さくなり、効率的でない。反対に、この距離が大きすぎると圧力不足となり、ブラストに長時間を有する。
【００２３】
このように、ブラスト材の形状、平均粒径、吐出圧力及び吐出距離を適宜調整することにより、ターゲット部材の処理面の表面粗さが０．５μｍ以上、好ましくは、０．７μｍ以上になるように設定する。表面粗さの上限としては、特に制限はないが、表面粗さを大きくしようとするとブラスト材を投射する際の圧力を増加させる、ブラスト材の硬度を高くする、投射時間を長くするといった方法を採用することとなる。しかし、上記のような方法を採用すると、ターゲット材の、特にエッジ部に「欠け」が発生してしまうおそれがあるので、このような現象を防止するためには、表面粗さは、１０μｍ以下とすることが好ましい。
【００２４】
得られた表面処理済みのターゲット部材表面を、必要に応じて洗浄した後、接合面に金属インジウム半田等の接合材料を塗布する。同じく必要に応じて洗浄処理を施したバッキングプレートの接合面に、金属インジウム半田等の接合材料を塗布する。この際に、ターゲット部材が直接接合材料に溶着しない材料で構成されている場合には、予めターゲット部材の接合面に接合材料との濡れ性に優れた銅、ニッケル等の薄膜層を、スパッタリング法、メッキ法等により形成した後、このターゲット部材を使用する接合材料の融点以上に加熱して接合材料を塗布するか、あるいは超音波を用いてターゲット部材の接合面に直接接合材料を塗布してもよい。
【００２５】
一方、ターゲット支持体の素材として、接合材料との濡れ性の悪い材料を用いた場合にも上述と同様の処置を施した後、接合材料を塗布すればよい。
【００２６】
次に、接合材料を塗布したターゲット支持体を、使用された接合材料の融点以上に加熱して表面の接合材料層を融解させた後、上述の粉末をその表面に配置し、ターゲット部材とバッキングプレートを接合した後、室温まで冷却してターゲットとする。
【００２７】
接合材料層の厚さを一定にするため、金属製のワイヤーを接合層に介在させると好ましい。
【００２８】
なお、本発明の構成は、複数のターゲット部材を１枚のバッキングプレート上に接合した多分割ターゲットにおいても有効である。
【００２９】
【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するものではない。
【００３０】
（実施例１）
ＳｉＯ2からなるターゲット部材を５インチ×１５インチ×５ｍｍｔに加工した後、接合面の表面粗さを測定したところ、０．２μｍであった。次に、ターゲット部材の接合面をブラスト処理した。ブラスト条件は以下の通りである。
【００３１】
（ブラスト条件）
ブラスト圧力：６．０ｋｇ／ｃｍ2、ノズルとターゲット表面の距離：１５０ｍｍ、ブラスト材：平均粒径１００μｍの球状ガラスビーズ。
【００３２】
ブラスト処理後の表面粗さを測定したところ、０．７μｍであった。このブラスト処理後のターゲット部材を洗浄、乾燥させた後、スパッタリング装置内に入れ、ＤＣスパッタリングによりターゲット部材の接合面に銅薄膜を約２００ｎｍ積層した。
【００３３】
その後、このターゲット部材の接合面の周囲の側面にポリアミドテープによりマスキングを施し、接合面を上向きにして２００℃に設定したホットプレート上に設置し、銅薄膜を積層した接合面全体にインジウム半田を厚みが約０．２ｍｍとなるように塗布した。
【００３４】
洗浄を施した無酸素銅製のバッキングプレートにも、同様に半田の不要な部分にマスキング処理をした後接合面を上向きにして２００℃に設定したホットプレート上に設置し、その接合面全体にインジウム半田を厚みが約０．２ｍｍとなるように塗布した。
【００３５】
次に、インジウム半田を塗布したバッキングプレート上に、直径０．３ｍｍの真鍮製のワイヤー２本を５インチ間隔で配置した。
【００３６】
その後、ターゲット部材とバッキングプレートとを接合し、室温まで冷却した。得られたＳｉＯ2ターゲットのボンディング率は９５％であった。
【００３７】
得られたターゲットをスパッタ装置内に設置してスパッタリングテストを行った。スパッタリング条件は以下の通りである。
【００３８】
（スパッタ条件）
スパッタガス：Ａｒ＋Ｏ2、Ｏ2／Ａｒ＝５％、スパッタガス圧：５ｍＴｏｒｒ、ｒｆ電力＝１０００Ｗ、時間：３０時間
スパッタリング後のターゲットに割れは、認められなかった。同様のテストを同様の方法で製造した１０枚のターゲットに対して実施したが、ターゲットの割れは、１枚も発生しなかった。
【００３９】
（実施例２）
パイレックスガラスからなるターゲット部材を５インチ×１５インチ×５ｍｍｔに加工した後、接合面の表面粗さを測定したところ、０．３μｍであった。次に、ターゲット部材の接合面をブラスト処理した。ブラスト条件は以下の通りである。
【００４０】
（ブラスト条件）
ブラスト圧力：５．５ｋｇ／ｃｍ2、ノズルとターゲット表面の距離：１５０ｍｍ、ブラスト材：平均粒径１００μｍの球状ガラスビーズ。
【００４１】
ブラスト処理後の表面粗さを測定したところ、０．７μｍであった。このターゲット部材を実施例１と同様の方法でターゲット化した。得られたパイレックスガラスターゲットのボンディング率は９６％であった。
【００４２】
得られたターゲットをスパッタ装置内に設置してスパッタリングテストを行った。スパッタリング条件は以下の通り。
【００４３】
スパッタガス：Ａｒ＋Ｏ2、Ｏ2／Ａｒ＝３％、スパッタガス圧：５ｍＴｏｒｒ、ｒｆ電力＝１０００Ｗ、時間：３０時間
スパッタリング後のターゲットに割れは、認められなかった。同様のテストを同様の方法で製造した１０枚のターゲットに対して実施したが、ターゲットの割れは、１枚も発生しなかった。
【００４４】
（実施例３）
ＳｉＯ2からなるターゲット材を、５インチ×１５インチ×５ｍｍｔに加工した後、接合面の表面粗さを測定したところ、０．２μｍであった。次に、ターゲット材の接合面を実施例１と同じ方法でブラスト処理した。
【００４５】
ブラスト処理後の表面粗さを測定したところ、０．７μｍであった。
【００４６】
ブラスト処理後のターゲット材を洗浄、乾燥させた後、スパッタリング装置内に入れ、ＤＣスパッタリングによりターゲット部材の接合面に銅薄膜を約２００ｎｍ積層した。
【００４７】
その後、このターゲット材の接合面の周囲の側面にポリアミドテープによりマスキングを施し、接合面を上向きにして２００℃に設定したホットプレート上に設置し、銅薄膜を積層した接合面全体にインジウム半田を厚みが約０．２ｍｍとなるように塗布した。
【００４８】
洗浄を施した無酸素銅製のバッキングプレートにも、同様に半田の不要な部分にマスキング処理をした後接合面を上向きにして２００℃に設定したホットプレート上に設置し、その接合面全体にインジウム半田を厚みが約０．２ｍｍとなるように塗布した。
【００４９】
その後、ターゲット部材とバッキングプレートを接合し、室温まで冷却した。得られたＳｉＯ2ターゲットのボンディング率は９４％であった。
【００５０】
得られたターゲットをスパッタ装置内に設置してスパッタリングテストを行った。スパッタリング条件は以下の通り。
【００５１】
（スパッタ条件）
スパッタガス：Ａｒ＋Ｏ2、Ｏ2／Ａｒ＝５％、スパッタガス圧：５ｍＴｏｒｒ、ｒｆ電力＝１０００Ｗ、時間：３０時間
スパッタリング後のターゲットに割れは、認められなかった。同様のテストを同様の方法で製造した１０枚のターゲットに対して実施したが、ターゲットの割れは、１枚も発生しなかった。
【００５２】
（比較例１）
ＳｉＯ2からなるターゲット部材を５インチ×１５インチ×５ｍｍｔに加工した後、接合面の表面粗さを測定したところ、０．２μｍであった。
【００５３】
このターゲット部材を実施例１と同様の方法でターゲット化した。得られたターゲットのボンディング率は９５％であった。
【００５４】
得られたターゲットをスパッタ装置内に設置して、実施例１と同じ条件でスパッタリングテストを行った。
【００５５】
スパッタリング後のターゲットに割れが発生した。同様のテストを同様の方法で製造した１０枚のターゲットに対して実施したところ、３枚のターゲットに割れが生じた。
【００５６】
（比較例２）
パイレックスガラスからなるターゲット部材を５インチ×１５インチ×５ｍｍｔに加工した後、接合面の表面粗さを測定したところ、０．３μｍであった。
【００５７】
このターゲットを実施例１と同様の方法でターゲット化した。得られたパイレックスガラスターゲットのボンディング率は９６％であった。
【００５８】
得られたターゲットをスパッタ装置内に設置して実施例２同じ条件でスパッタリングテストを行った。
【００５９】
スパッタリング後のターゲットに割れが認められた。同様のテストを同様の方法で製造した１０枚のターゲットに対して実施したところ、４枚のターゲットに割れが生じた。
【００６０】
【発明の効果】
スパッタリング中のターゲットの割れを低減できるスパッタリングターゲットを提供することが可能となる。