(57)【要約】【課題】高いスパッタレートでスパッタリングした場合であっても、ターゲットの反りを抑制する。【解決手段】カソードにネジ止めされるための複数のネジ穴が周縁部に沿って列状に並べて設けられたスパッタリングターゲットであって、ネジ穴よりも中央部寄りの表面には、ネジ穴の列に沿った溝が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードにネジ止めされるための複数のネジ穴が周縁部に沿って列状に並べて設けられたスパッタリングターゲットであって、
前記ネジ穴よりも中央部寄りの表面には、前記ネジ穴の列に沿った溝が設けられていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
請求項１に記載のスパッタリングターゲットであって、全体が一つの材質からなることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスパッタリングターゲットであって、前記溝は、マグネトロンスパッタに用いた場合にエロージョンにより表面に形成される凹部と、前記ネジ穴の列との間に設けられていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲットであって、前記溝は、前記カソードに備えられている磁石の磁極よりも外周側に位置することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲットであって、前記溝は、当該スパッタリングターゲットの周縁に平行に１周するように設けられていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項６】
請求項５に記載のスパッタリングターゲットであって、前記溝は、平行に二重に設けられていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲットであって、前記溝は、当該溝の長手方向に複数に分割され、分割された溝が、当該スパッタリングターゲットの周縁に平行に断続的に１周するように設けられていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲットであって、当該スパッタリングターゲットは長方形であり、前記溝は、長辺に平行に設けられていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項９】
請求項８に記載のスパッタリングターゲットであって、当該スパッタリングターゲットは長方形であり、中央部の表面にも、長辺に平行な溝が設けられていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項１０】
カソードにネジ止めされるための複数のネジ穴が周縁部に沿って列状に並べて設けられた、長方形のスパッタリングターゲットであって、
中央部の表面には、長辺に平行な溝が設けられていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項１１】
スパッタリングにより反射膜を成膜する工程を含む車両用灯具の製造方法であって、
前記成膜工程は、スパッタリングターゲットとして、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲットを用いることを特徴とする車両用灯具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッキングプレートを用いないスパッタリングターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング法のターゲットは、一般的には、バッキングプレートと呼ばれる熱伝導率の大きいＣｕ製のプレートの上に、インジウム等のボンディング材料によって固定されている。バッキングプレートの周縁部は、スパッタリング装置内のカソードボディに複数のネジによって固定され、バッキングプレートの中央部の裏面は、カソードボディの中央部の凹部に供給される冷却水に直接接触して冷却される。また、カソードボディの凹部の周囲にはＯリングが配置され、凹部内の冷却水が、バッキングプレートの周縁部から装置内に漏れるのを防いでいる。
【０００３】
このようなバッキングプレートに固定されるターゲットは、高いレートでスパッタすると温度が上昇し、インジウム等のボンディング材料が溶融してバッキングプレートから剥離する。そのため、特許文献１には、バッキングプレートを用いず、ターゲットの厚さをバッキングプレート相当分厚くし、かつ、周囲にネジ穴を設けることにより、直接カソードボディにネジ止めして用いる、いわゆる一体型のターゲットが開示されている。しかしながら、一体型のターゲットの材質が、Ａｌ合金等の比較的硬度の低い材料である場合、スパッタリングが進行し、ターゲット厚さが薄くなると、冷却水の水圧で裏面側から押されることでターゲット全体に反りが発生し、冷却水の水漏れや異常放電を発生することも開示されている。そこで、特許文献１の技術では、Ａｌ合金等の軟質材料に、冷間圧延等の塑性加工を施して硬度を高めてからターゲットとして用いることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２１６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術は、材質そのものの硬度を塑性加工により高めることによりターゲットの反りを防ぐものであるが、塑性加工により材質の硬度を高めるのには限界がある。また、発明者らによると、Ａｌターゲットを用いて高いスパッタレートで成膜を行った場合、Ａｌの熱伝導率が、Ｃｕよりも低いために、ターゲットの裏面と表面とで温度差が大きくなり、温度差によるターゲットの反りも発生することがわかった。この温度差は、スパッタレートを大きくすればするほど大きくなるため、量産に用いられる高いレートでスパッタした場合であってもターゲットの反りを抑制できるような技術が望まれる。
【０００６】
本発明の目的は、高いレートでスパッタリングされたターゲットの反りを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、カソードにネジ止めされるための複数のネジ穴が周縁部に沿って列状に並べて設けられたスパッタリングターゲットであって、ネジ穴よりも中央部寄りの表面には、ネジ穴の列に沿った溝が設けられているものを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スパッタリングターゲットを高いスパッタレートでスパッタリングした場合であっても、ターゲットの反りを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態のターゲットの上面図。
【図２】図１のターゲットをカソードボディにネジ止めした状態のA-A'断面図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）第２の実施形態のターゲットの上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
＜＜第１の実施形態＞＞
図１は、第１の実施形態のスパッタリングターゲット１の上面図であり、図２は、スパッタリングターゲット１をスパッタ装置のカソードボディにネジ止めした状態の断面図である。
【００１２】
本実施形態のスパッタリングターゲット１は、図１に示すように、カソードにネジ止めされるための複数のネジ穴２が周縁部に沿って列状に並べて設けられている。ネジ穴２よりも中央部寄りの表面には、ネジ穴の列に沿った溝３が設けられている。
【００１３】
図１の例では、溝３が、ターゲット１の周縁に平行に１周するように設けられている。
【００１４】
また、ターゲット１は、全体が一つの材質で一体に構成された、いわゆる一体型のターゲットである。
【００１５】
また、溝３は、プラズマ４が集中するエロージョン領域２１よりも外側に配置することが望ましい。すなわち、溝３は、エロージョン領域２１とネジ穴２の列との間に設けられていることが望ましい。例えば、溝３を、磁石６の外側の磁極６ａよりも外周側に配置することにより、エロージョン領域２１よりも確実に外側に配置できる。
【００１６】
このようなターゲット１は、図２のように、周縁のネジ穴２に挿入された複数のネジによりスパッタ装置のカソードボディ５にネジ止めされる。カソードボディ５の上面の中央部には、外周がターゲット１の外周と平行な形状の凹部９が設けられ、凹部９内の空間には、凹部９に接続された給水管１０ａおよび排水管１０ｂにより冷却水が供給され排水されている。これによりターゲット１の裏面は、冷却水に直接接触して冷却される。また、カソードボディ５の凹部９の周囲にはＯリング８が配置され、凹部９内の冷却水が、ターゲット１とカソードボディ５が接するシール面から漏れ出るのを防いでいる。
【００１７】
凹部９内には、マグネット６が配置されている。マグネット６の一方の磁極６ａは、凹部９の外周に沿って配置され、他方の磁極６ｂは、凹部９の中央に配置されている。
【００１８】
また、スパッタリングターゲット１の周縁部には、ターゲット１の表面に対して一定の間隙をあけて、アースシールド１２が配置されている。
【００１９】
このようなスパッタ装置において、ターゲット１に成膜対象（不図示）を配置した後、ターゲット１の周囲の空間を減圧して、不活性ガス（例えばＡｒ）を所定の圧力で満たし、カソードボディ５に電源１１からマイナスのバイアス電圧を印加すると、不活性ガスのプラズマ４が発生する。プラズマ４を構成する陽イオン（Ａｒ＋）は、ターゲット１に衝突（スパッタリング）し、飛散したターゲット１の物質が成膜対象に堆積して膜を形成する。このとき、マグネット６がターゲット１の表面に形成する磁場により、陽イオンは、マグネット６の磁極６ａと磁極６ｂの間の位置の上部のターゲット表面に集束されて衝突するため、ターゲット１の表面にはくぼみ（エロージョン領域）２１が形成される。アースシールド１２は、ネジ７がプラズマ４にさらされるのを防いでいる。
【００２０】
プラズマ４の熱により、ターゲット１のプラズマ側の表面は、水冷されている裏面よりも温度が上昇して膨張する。これにより、ターゲット１は、プラズマ４に向かって凸の形状に湾曲する。従来のターゲットは、ネジ止めされたターゲット１の周縁部をもち上げる方向の応力が働き、ネジ７を緩め、冷却水が漏れることがあった。
【００２１】
本実施形態では、溝３がネジ穴２の列よりも中央部よりの表面に設けられているため、ターゲット３の中央部が湾曲しても、溝３が変形することにより湾曲による応力を吸収し、溝３よりも外側に位置する周縁部に変形が生じるのを抑制することができる。よって、本実施形態のスパッタターゲット１を高いスパッタレートでスパッタリングした場合であっても、ターゲットの周縁部の反り（湾曲）を抑制することができる。
【００２２】
これにより、本実施形態では、ネジ７がターゲット１の湾曲に伴い緩むのを防止することができ、冷却水の漏れを防ぐことができる。
【００２３】
また、溝３の幅および深さを調整することにより、溝３が変形することにより吸収できる最大応力を調整できる。ただし、溝３の幅が広すぎると、溝３の中にプラズマ４が入り込むため、プラズマ４が入り込まない程度の幅にするか、もしくは、図２のように溝３の上部までアースシールド１２で覆うことが望ましい。よって、事前に、設定したスパッタ条件（電力供給量やスパッタレート）によって生じるターゲット１の変形量を求め、溝３の幅や深さを設計することが望ましい。
【００２４】
例えば、溝３の幅は、０．３〜３ｍｍ、深さは、ターゲット１の厚みの５０％まで、溝３の位置は、ネジ穴２の開口部のザグリ穴から２０ｍｍまでの範囲と設定することができる。
【００２５】
＜実施例＞
実施例としては、図１のように、長さ１０００ｍｍ、幅２５０ｍｍ、厚さ３０ｍｍの長方形のターゲット１の全周に、幅３ｍｍ、深さ１５ｍｍの溝３を設けた。溝３の位置は、ネジ穴２の開口部のザグリ穴から１０ｍｍターゲット中心側の位置とした。ターゲット１の材質は、Ａｌとした。
【００２６】
この一体型のＡｌターゲット１をカソードボディ５に取り付けたスパッタ装置のチャンバーを排気し、アルゴンガス２００ｃｃｍを導入し、圧力３×１０−１Ｐａとした。直流スパッタ電源１１を使って、アルミターゲットに８０ＫＷの電力を供給し、１０秒放電後、２０秒停止する処理を繰り返した。その時の放電電圧は６５０Ｖ、電流は１２３Ａであった。
実施例のターゲット１は、１０秒放電後、２０秒停止する処理を１００００回以上の繰り返しても水漏れは生じなかった。
【００２７】
＜比較例＞
一方、比較例として、ターゲットに溝３を設けず、他の条件は、同じにして１０秒放電後、２０秒停止する処理を繰り返したところ、７５０回後、冷却水が漏れ、チャンバーの圧力が上昇し、放電が停止した。チャンバーに大気導入後、ネジ７を増し締めしたところ１０Ｎ・ｍ設定のトルクレンチで１２０〜１４５度回転し、ネジ７が緩んでいることが確認された。なお、初期の締め付け力は１０Ｎ・ｍである。全てのネジを増し締めした後は、正常に真空引きでき、スパッタ放電も正常に戻ったため、ネジ７が緩んだことによる水漏れであることも確認できた。
【００２８】
＜＜第２の実施形態＞＞
第２の実施形態として、溝３の配置を第１の実施形態とは変更した形態について図３（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図３（ａ）〜（ｄ）のいずれのターゲット１の溝３も、エロージョン領域２１を避けて配置されている。
【００２９】
図３（ａ）のターゲット１は、溝３が二重に設けられている。図３の例では、２本の溝３は平行に配置されている。溝３を二重に設けることにより、１本の溝３の幅を広げることなく、吸収可能なターゲット１の湾曲による応力を大きくすることができる。
【００３０】
図３（ｂ）のターゲット１は、溝３が、溝３の長手方向に複数に分割され、分割された溝３は、ターゲット１の周縁に平行に断続的に１周するように設けられている。
【００３１】
図３（ｃ）のターゲット１は、溝３は、長辺に平行に設けられ、短辺方向には設けられていない。また、エロージョン領域を避けてターゲット１の中央にも長辺に平行に溝１３が設けられている。
【００３２】
図３（ｄ）のターゲット１は、中央部の溝１３のみを備え、周縁部には溝を備えていない。この構成は、ターゲット１の表面がプラズマ４の熱により膨張するのを、中央部の溝１３が変形することにより吸収するため、ターゲット１の湾曲自体を抑制することができる。よって、ネジ７が緩むのを防ぐことができる。
【００３３】
第１または第２の実施形態のアルミターゲット１を用いることにより、高いスパッタレートで反射膜を成膜することができる。このとき、アルミターゲット１の冷却シール面からの冷却水漏れが抑制されるため、漏れによる異常放電や酸化によるアルミ膜の変色等も問題が解決される。よって安定して良質なアルミ反射膜が、高効率で成膜ができる。したがって、この成膜工程を用いることにより、例えば、車両用灯具を高効率で製造することができる。
【００３４】
なお、本実施形態のターゲットの材質は、Ａｌに限定されるものではなく、ＣｕやＺｎや、これらを１以上含む合金材料の様な、比較的軟質で機械的強度が低い金属材料を用いることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１…スパッタリングターゲット、２…ネジ穴、３…溝、４…プラズマ、５…カソードボディ、６…マグネット、７…ネジ、８…Ｏリング、９…凹部、１３…溝
【図１】
2019007037.tif 000003
【図２】
2019007037.tif 000004
【図３】
2019007037.tif 000005