(57)【要約】【課題】熱膨張による破損が防止され、容易に作製することが可能であり、且つ、バッキングプレートを保護することが可能なスパッタリングターゲットを提供する。【解決手段】本発明によるスパッタリングターゲットは、複数のターゲット分割片２０からなり、隣接するターゲット分割片の側面２３は、主面２１側に位置する上部側面２３ａおいて互いに離間し、裏面２２側に位置する下部側面２３ｂおいて互いに接触している。このため、スパッタリング時にバッキングプレートがスパッタリングされることがない。また、スパッタリングターゲットの裏面はバッキングプレートによって冷却されるため、互いに隣接するターゲット分割片の下部側面同士が接触していても、熱膨張による破損はほとんど生じない。さらに、別途ターゲットユニットなどを埋め込む必要が無いことから、容易に作製することが可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のターゲット分割片からなるスパッタリングターゲットであって、隣接する前記ターゲット分割片の側面は、主面側に位置する上部側面において互いに離間し、裏面側に位置する下部側面において互いに接触し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】
前記下部側面の厚みは、前記ターゲット分割片の厚みの５／８以下であ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。
【請求項３】
前記下部側面の厚みは、前記ターゲット分割片の厚みの３／８以下、１／１０以上であることを特徴とする請求項２に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
前記上部側面は、円弧状に面取りされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項５】
前記上部側面は、直線状に面取りされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項６】
前記複数のターゲット分割片は、セラミック材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項７】
前記複数のターゲット分割片は、チタン酸バリウムからなる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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスパッタリングターゲットに関し、特に、複数のターゲット分割片からなる大型のスパッタリングターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置に用いるスパッタリングターゲットは、一体成型されたものが一般的である。しかしながら、大型のスパッタリングターゲットについては一体成型が容易ではないことから、複数のターゲット分割片を組み合わせることによって構成されることがある。特許文献１及び２には、複数のターゲット分割片からなるスパッタリングターゲットが開示されている。
【０００３】
特許文献１及び２に記載されたスパッタリングターゲットは、互いに隣接するターゲット分割片同士が離間しており、これによりスパッタリング時の熱膨張による破損が防止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２３０７６８号公報
【特許文献２】特開平１１−６１３９５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に記載されたスパッタリングターゲットは、互いに隣接するターゲット分割片がターゲットユニットを介して接合されていることから、作製工程が複雑であり、低コスト化が困難であるという問題があった。また、特許文献２に記載されたスパッタリングターゲットは、互いに隣接するターゲット分割片の隙間からバッキングプレートが露出していることから、露出するバッキングプレートがスパッタリングされてしまうという問題があった。さらに、離間部分に形成される溝にパーティクルが蓄積するため、異常放電の原因となるという問題があった。異常放電よりマクロパーティクルが発生すると、膜質低下の原因となり、最悪の場合はターゲットが破損してしまうという問題もあった。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、複数のターゲット分割片からなるスパッタリングターゲットであって、熱膨張による破損が防止され、容易に作製することが可能であり、異常放電の発生を抑え、且つ、バッキングプレートを保護することが可能なスパッタリングターゲットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるスパッタリングターゲットは、複数のターゲット分割片からなるスパッタリングターゲットであって、隣接するターゲット分割片の側面は、主面側に位置する上部側面において互いに離間し、裏面側に位置する下部側面において互いに接触していることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、互いに隣接するターゲット分割片の下部側面同士が接触していることから、バッキングプレートの露出を防止することができる。このため、スパッタリング時にバッキングプレートがスパッタリングされることがない。また、スパッタリングターゲットの裏面はバッキングプレートによって冷却されるため、互いに隣接するターゲット分割片の下部側面同士が接触していても、熱膨張による破損はほとんど生じない。一方、スパッタリングターゲットの主面はバッキングプレートから遠いため最も高温となり、熱膨張も最も大きくなるが、互いに隣接するターゲット分割片の上部側面同士が離間していることから、熱膨張による破損を防止することができる。さらに、隣接するターゲット分割片２０間に別途ターゲットユニットなどを埋め込む必要が無いことから、容易に作製することが可能である。また、互いに隣接することによりターゲット面非エロ―ジョン領域も比較的低温部がなく、パーティクルの再付着がないため異常放電が抑止できる。
【０００９】
本発明において、下部側面の厚みはターゲット分割片の厚みの５／８以下であっても構わない。これによれば、熱膨張による破損をより確実に防止することができる。
【００１０】
本発明において、下部側面の厚みはターゲット分割片の厚みの３／８以下、１／１０以上であっても構わない。これによれば、熱膨張による破損がほとんど生じないとともに、スパッタリングターゲットの寿命を十分に確保することが可能となる。
【００１１】
本発明において、上部側面は円弧状に面取りされていても構わないし、直線状に面取りされていても構わない。前者によれば、スパッタリングターゲットの寿命をより長くすることができ、後者によれば、ターゲット分割片の作製がより容易となる。
【００１２】
本発明において、複数のターゲット分割片は、セラミック材料からなるものであっても構わない。これによれば、熱膨張による破損が生じやすいセラミック材料からなるターゲット分割片の破損を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明によれば、複数のターゲット分割片からなるスパッタリングターゲットであって、熱膨張による破損が防止され、容易に作製することが可能であり、異常放電の発生を抑え、且つ、バッキングプレートを保護するが可能な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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態によるスパッタリングターゲット１０の構成を説明するための略平面図である。
【図２】図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【図３】図３は、スパッタリングターゲット１０の作製工程を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、スパッタリングターゲット１０をスパッタリング装置のバッキングプレート３０に装着した状態を示す略断面図である。
【図５】図５は、変形例によるスパッタリングターゲット１０の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるスパッタリングターゲット１０の構成を説明するための略平面図であり、スパッタリングされる主面側から見た図である。
【００１７】
図１に示すスパッタリングターゲット１０は、複数個（例えば１０個）のターゲット分割片２０を平面的に組み合わせることによって構成されている。スパッタリングターゲット１０の平面サイズについては任意であるが、一例として約１３０ｍｍ×約５６０ｍｍ程度である。ターゲット分割片２０の材料については特に限定されないが、本発明は、セラミック材料のように破損が生じやすい材料を用いた場合により効果的である。図１に示す例では、ターゲット分割片２０の平面形状が長方形とされている。但し、ターゲット分割片２０の平面形状は図１に示す長方形に限らず、正方形、平行四辺形、台形、またはこれらの組み合わせであっても構わない。また、スパッタリングターゲット１０の平面形状についても限定されず、円板形状であっても構わない。
【００１８】
図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【００１９】
図２に示すように、ターゲット分割片２０は、スパッタリングされる主面２１、主面２１の反対側に位置する裏面２２、隣接するターゲット分割片２０と向かい合う側面２３、スパッタリングターゲットの端部を構成する側面２４を有している。各ターゲット分割片２０の厚みＴは互いに同じである。図２に示すように、側面２４は主面２１及び裏面２２に対してほぼ垂直である一方、側面２３は一方の角部が円弧状に面取りされた形状を有している。
【００２０】
より詳細に説明すると、側面２３は、主面２１側に位置する上部側面２３ａと、裏面２２側に位置する下部側面２３ｂを有している。下部側面２３ｂは、主面２１及び裏面２２に対してほぼ垂直であり、且つ、隣接するターゲット分割片２０の下部側面２３ｂと接触している。これに対し、上部側面２３ａは円弧状に面取りされており、このため、隣接するターゲット分割片２０の上部側面２３ａとは離間している。
【００２１】
ここで、上部側面２３ａを構成する部分の厚みＴａと下部側面２３ｂを構成する部分の厚みＴｂとの関係は、Ｔａ≧Ｔｂであることが好ましい。換言すれば、下部側面２３ｂの厚みＴｂは、全体の厚みＴの５／８以下であることが好ましい。さらに、下部側面２３ｂの厚みＴｂは、全体の厚みＴの１／２以下であることがより好ましく、特に、下部側面２３ｂの厚みＴｂは、全体の厚みＴの３／８以下、１／１０以上であることが最も好ましい。その理由については後述する。
【００２２】
図３は、本実施形態によるスパッタリングターゲット１０の作製工程を説明するためのフローチャートである。
【００２３】
まず、ターゲットの原料（チタン酸バリウムなど）及び必要な添加物を秤量し、これらを混合した後（ステップＳ１）、乾燥させることによって造粒する（ステップＳ２）。次に、粒状の原料をプレス成形法や冷間等方圧加圧法などを用いて成型し（ステップＳ３）、焼成する（ステップＳ４）。次に、平面研削、外形研削、面取りなどの加工をすれば、個々のターゲット分割片２０が完成する（ステップＳ５）。その後、隣接するターゲット分割片２０の下部側面２３ｂが互いに接触するよう、バッキングプレート３０にボンディングすれば、本実施形態によるスパッタリングターゲット１０が完成する（ステップＳ６）。
【００２４】
図４は、本実施形態によるスパッタリングターゲット１０をスパッタリング装置のバッキングプレート３０に装着した状態を示す略断面図である。
【００２５】
図４に示すように、本実施形態によるスパッタリングターゲット１０は、各ターゲット分割片２０の裏面２２がバッキングプレート３０と向かい合うよう、バッキングプレート３０に装着される。バッキングプレート３０は、スパッタリングターゲット１０を保持するとともに、スパッタリングターゲット１０を裏面２２側から冷却する。さらに、スパッタ装置は、バッキングプレート３０の裏面２２側とは反対側から冷却水で冷却する構造を取るのが一般的であり、これによってスパッタリングターゲット１０の温度が制御される。一方、スパッタリングターゲット１０から見てバッキングプレート３０の反対側には、成膜対象となる基板４０が保持される。これにより、スパッタリングターゲット１０の主面２１と基板４０は、プラズマが形成される所定の空間を介して互いに向かい合うよう配置されることになる。
【００２６】
そして、本実施形態によるスパッタリングターゲット１０は、隣接するターゲット分割片２０の下部側面２３ｂが互いに接触していることから、バッキングプレート３０がプラズマ空間に晒されることがない。このため、バッキングプレート３０がターゲット分割片２０の隙間からスパッタリングされることがないため、バッキングプレート３０が受けるダメージを低減することができるとともに、より高品質な成膜を行うことが可能となる。
【００２７】
バッキングプレート３０に対するスパッタリングターゲット１０の装着作業は、バッキングプレート３０をスパッタリングチャンバーから取り外し後、常温下で行われる。しかしながら、実際のスパッタリング時においては、スパッタリングターゲット１０が高温のプラズマに晒されるため、スパッタリングターゲット１０に熱膨張が生じる。熱膨張が生じると隣接するターゲット分割片２０の側面２３同士が押し合うため、高温であればあるほど、強い応力がかかることになる。しかしながら、本実施形態においては、各ターゲット分割片２０の上部側面２３ａが円弧状に面取りされていることから、高温となる上部側面２３ａ同士が接触することはなく、この部分が破損することはない。
【００２８】
これに対し、互いに接触している下部側面２３ｂには熱膨張による応力が加わるが、下部側面２３ｂは冷却機能を有するバッキングプレート３０の近傍に位置するため、上部側面２３ａに比べて温度が低く、熱膨張も小さい。このため、下部側面２３ｂにかかる応力が抑えられ、熱膨張による破損が生じにくくなる。
【００２９】
熱膨張による下部側面２３ｂの破損は、下部側面２３ｂの厚みＴｂが小さいほど生じにくくなる。しかしながら、下部側面２３ｂの厚みＴｂが小さすぎると、スパッタリングの進行に伴うスパッタリングターゲット１０の減肉によってバッキングプレート３０が早期に露出してしまい、スパッタリングターゲット１０の寿命が短くなってしまう。したがって、下部側面２３ｂの厚みＴｂについては、これらを考慮して設計することが好ましい。
【００３０】
具体的には、下部側面２３ｂの厚みＴｂを全体の厚みＴの５／８以下とすれば、熱膨張による破損の発生率を明確に低減することが可能となる。そして、下部側面２３ｂの厚みＴｂを全体の厚みＴの３／８以下とすれば、多くの場合、熱膨張による破損を完全に防止することが可能となる。一方、下部側面２３ｂの厚みＴｂを全体の厚みＴの３／８程度に設定しても、主面２１に比べて側面２３はスパッタリングされにくいため、スパッタリングターゲット１０の寿命が明確に低下することはない。特に、本実施形態のように上部側面２３ａの形状が円弧状である場合には、隣り合う上部側面２３ａによって形成される溝が奥へ進むほど急速に狭くなる形状となることから、この部分の減肉速度はかなり遅い。実際には、上部側面２３ａが円弧状である場合、スパッタリングターゲット１０の寿命は、下部側面２３ｂの厚みＴｂを全体の厚みＴの１／１０未満とした場合に低下する。
【００３１】
一例として、チタン酸バリウムからなるターゲット分割片２０の厚みＴを８ｍｍに設定した場合、下部側面２３ｂの厚みが６ｍｍ及び７ｍｍである場合には熱膨張による破損が頻発したが、下部側面２３ｂの厚みが５ｍｍである場合には熱膨張による破損の発生率が明確に低下し、下部側面２３ｂの厚みが４ｍｍである場合には熱膨張による破損の発生率がさらに低下した。そして、下部側面２３ｂの厚みが３ｍｍ、２ｍｍ及び１ｍｍである場合には、熱膨張による破損は全く発生しなかった。
【００３２】
逆に、パーティクル再付着による異常放電発生は、下部側面２３ｂの厚みが４ｍｍ以上の場合、まったく発生せず、下部側面２３ｂの厚みが３ｍｍ、２ｍｍ及び１ｍｍである場合には、非エロ―ジョン領域にパーティクル再付着が若干発生するが、異常放電は発生しなかった。
【００３３】
図５は、変形例によるスパッタリングターゲット１０の断面図である。図５に示す変形例は、各ターゲット分割片２０の上部側面２３ａが直線状に面取りされている点において、上記実施形態と相違している。ターゲット分割片２０をこのような形状とすれば、ターゲット分割片２０の加工がより容易となる。
【００３４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３５】
１０    スパッタリングターゲット
２０    ターゲット分割片
２１    主面
２２    裏面
２３    側面
２３ａ    上部側面
２３ｂ    下部側面
２４    側面
３０    バッキングプレート
４０    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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