(57)【要約】【課題】焼結体ターゲット、特にセラミックスターゲットの焼結に際して発生する反りを効果的に抑制することができ、製造歩留りと生産効率を向上できる焼結方法を提供する。【解決手段】長方形の炉床を持つ焼結炉中で複数枚の長方形ターゲットを焼結する際に、焼結炉の幅方向に対して長方形ターゲットの長手方向が直角となるように配置して焼結することを特徴とするスパッタリングターゲットの焼結方法。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形の炉床を持つ焼結炉中で複数枚の長方形ターゲットを焼結する際に、焼結炉の幅方向に対して長方形ターゲットの長手方向が直角となるように配置して焼結することを特徴とするスパッタリングターゲットの焼結方法。
【請求項２】
スパッタリングターゲットをセッターの上に載せて焼結することを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲットの焼結方法。
【請求項３】
セッターがアルミナ板であることを特徴とする請求項２記載のスパッタリングターゲットの焼結方法。
【請求項４】
焼結炉の長手方向の壁に設置したヒーターにより加熱することを特徴とする請求項項１〜３のそれぞれに記載のスパッタリングターゲットの焼結方法。
【請求項５】
焼結炉の長手方向にターゲットを少なくとも２列に配列して焼結することを特徴とする請求項１〜４のそれぞれに記載のスパッタリングターゲットの焼結方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結体ターゲット、特にセラミックスターゲットの焼結に際して発生する反りを、効果的に抑制することのできる焼結方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置や各種電子機器等の薄膜の形成に、スパッタリングが使用されている。このスパッタリング法は周知のように、荷電粒子をターゲットに向けて照射し、その粒子衝撃力によりターゲットから粒子を叩き出して、これをターゲットに対向させた、例えばウエハ等の基板にターゲット材料から構成される物質を中心成分とする薄膜を形成する成膜方法である。
このスパッタリング成膜法に使用される焼結体ターゲット、特にＩＴＯ等のセラミックスターゲットは通常、平板状を呈しているが、この焼結工程で比較的大きな反りが発生するという生産効率上の大きな問題がある。
【０００３】
ターゲットはスパッタリング中に荷電粒子の大量の衝撃を受けるので、ターゲットの温度が徐々に上昇してくる。このため、ターゲットを冷却させる必要があり、多くはターゲットの裏面に純銅や銅合金等の熱伝導性の良い材料（バッキングプレート）をはんだ付け、拡散接合、圧着、アンカー効果を利用した接合等の手段により接合し、かつこのバッキングプレートを外部からの冷却手段を通じて冷却し、ターゲットの熱を吸収するようにしている。
この接合の際に、ターゲットの表面が平坦でないと、十分な強度と熱伝達能力を持ったボンディングを行うことができない。反りの残ったターゲットを強引にバッキングプレートにボンディングしても、ボンディングが確実にできず、スパッタ中の熱伝導の差異によりターゲット内に温度分布が生じ、ターゲットの破壊につながる。また、ターゲットのスパッタ面も、一般的には平面に加工する必要がある。
【０００４】
このようなことから、焼結時にターゲットの反りが発生した場合、両面の平面を出すために、機械加工を行う必要が生じる。
セラミックスターゲットの場合は、一般にダイヤモンド砥石やＣＢＮ砥石を用いた研削加工を行う事が多いが、これらの設備は高価である。
所定の板厚のターゲットを得るためには、反りの発生量分だけ厚く作り、機械加工で反り分を落とし、平坦な板にする。このため、反りが大きいとその分、製品量より過剰な原料を使用する必要がある。これは、コストの上昇を招く。
最近では、特に大型の薄いターゲットが要求されているが、これを切削によって平坦にしょうとすると、歩留まりの低下がさらに著しくなるという問題がある。
また、機械加工時間も反り量が大きいほど長時間になるため、同じ製品量を製造する場合でも反り量が大きいと、多くの高額な加工設備が必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、焼結体ターゲット、特にセラミックスターゲットの焼結に際して発生する反りを、焼結時のターゲットの配列変更により効果的に抑制することができ、製造歩留りと生産効率を向上できる焼結方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
１．長方形の炉床を持つ焼結炉中で複数枚の長方形ターゲットを焼結する際に、焼結炉の幅方向に対して長方形ターゲットの長手方向が直角となるように配置して焼結することを特徴とするスパッタリングターゲットの焼結方法
２．スパッタリングターゲットをセッターの上に載せて焼結することを特徴とする上記１記載のスパッタリングターゲットの焼結方法
３．セッターがアルミナ板であることを特徴とする上記２記載のスパッタリングターゲットの焼結方法
４．焼結炉の長手方向の壁に設置したヒーターにより加熱することを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のスパッタリングターゲットの焼結方法
５．焼結炉の長手方向にターゲットを少なくとも２列に配列して焼結することを特徴とする上記１〜４のそれぞれに記載のスパッタリングターゲットの焼結方法を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の焼結方法の一例を図に基づいて、従来法と対比しながら説明する。
図２は、長方形の炉床をもつ焼結炉を用いて、従来実施されていた多数枚のスパッタリングターゲットを焼結する際に使用する焼結炉の平面図を示す。
炉床１１にターゲットの数だけセッター１２を設置し、その上に被焼結体であるスパッタリングターゲット１３を載せて焼結する。
【０００８】
また、焼結炉の炉壁、通常は長手方向の両側の壁にヒーターを設けて、スパッタリングターゲット１３を加熱する。
従来の焼結方法においては、焼結後のスパッタリングターゲット１３に反りの発生が多くみられ、その反りの程度も大きいという問題があり、多くの場合、かなりの量の研削によって平坦性を持たせる必要があった。
この反りの原因を究明したところ、焼結の際にスパッタリングターゲット１３かかる熱がアンバランスであることが分かった。
【０００９】
例えば、焼結炉の炉壁に取付けたヒーターからの加熱による場合、炉壁に近いところのターゲットの加熱は早く、かつ高温に加熱される傾向があり、炉の中側ではヒーターに遠いために加熱速度は遅くなり、より低温に加熱される傾向にあることが分かった。
図２に示すように、多数のスパッタリングターゲット１３を炉の長手方向に２列に配列した場合、スパッタリングターゲット１３の長手方向に向かって温度勾配が生じる。したがって、焼結の際の熱影響がターゲット毎にアンバランスとなるために焼結体に密度むらが生じ、スパッタリングターゲット１３に反りが発生し易くなる。
【００１０】
以上のことから、反りの発生は、炉床１１へのスパッタリングターゲットの配列の仕方に問題があることが分かった。
本発明は、図１に示すように、長方形の炉床１を持つ焼結炉中で複数枚の長方形ターゲット３を焼結する際に、焼結炉の幅方向に対して長方形ターゲット３の長手方向が直角となるように、すなわち焼結炉の長手方向に沿って、ターゲットの長手方向が一致するように配置して焼結するものである。
これは、長方形ターゲット３の配列を、図２に示す従来の配列から９０°転換したものである。これによって、スパッタリングターゲットの反りの発生を著しく低減させることが可能となった。
【００１１】
前記のように、焼結炉の炉壁に取付けたヒーターからの加熱による場合に、炉壁に近いところのターゲットの加熱は早くかつ高温に加熱される傾向があり、また炉の中側ではヒーターに遠いために加熱速度は遅くなり、かつより低温に加熱される傾向にあるが、図１に示すように、多数のスパッタリングターゲット３を炉の長手方向に配列した場合は、１枚毎のスパッタリングターゲット３の長手方向に向かう温度勾配は小さい。しかも長手方向の温度勾配は殆どなくなる。
この結果、密度むらがなく均一なターゲットとなり、反りが低減する。
【００１２】
スパッタリングターゲット３は、アルミナ板等からなる耐熱性のセッター２の上に載置して焼結する。また、なるべくセッター１枚に１ターゲットを設置することが望ましい。
焼結炉の長手方向にターゲットを、少なくとも２列に配列して焼結する。多数列とすることにより、生産効率を増加させることができるが、焼結炉の熱影響のバランスと均一性を考慮して決定することができる。
以上によって、焼結炉の構造を変えることなく、単にターゲットの配列変更により、発生する反りを効果的に低減又は防止することができ、ターゲットの生産率を向上させ、製品の歩留りを改善することができるという優れた効果が得られた。
【００１３】
【実施例および比較例】
以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例のみに制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に含まれる他の態様または変形を包含するものである。
【００１４】
（実施例１）
被焼結体として幅３００ｍｍ、長さ７００ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、重量１２ｋｇの矩形セラミックス（ＩＴＯ）を使用した。
上記の図２に示すターゲットの炉床への配列を使用して焼結を実施した。セッターにはアルミナ製を使用し、１セッターに１ターゲットを載置した。炉床に３列、合計２４個をセットした。
これらを１５５０°Ｃまで９時間単調に昇温、同温度に４時間保持後、自然放冷する焼結パターンにより焼結した。また、焼結の最初から保持が終了するまで純酸素を炉内に流し、酸素雰囲気に保持した。
この結果、２４枚の焼結ＩＴＯターゲット焼結体ターゲットの、反りの平均値は０．５１ｍｍであった。反りの発生部分は、平研により研削し平坦にした。これによる歩留まりは、下記に示す比較例１の従来法による歩留まりを１００とすると、１０８に向上した。
【００１５】
（比較例１）
被焼結体として実施例１と同様に、幅３００ｍｍ、長さ７００ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、重量１２ｋｇの矩形セラミックス（ＩＴＯ）を使用した。
上記の図１に示すターゲットの炉床への配列を使用して焼結を実施した。セッターにはアルミナ製を使用し、１セッターに１ターゲットを載置した。炉床に２列、合計２４個をセットした。
これらを実施例１と同様の条件で、１５５０°Ｃまで９時間単調に昇温、同温度に４時間保持後、自然放冷する焼結パターンにより焼結した。また、焼結の最初から保持が終了するまで、純酸素を炉内に流し、酸素雰囲気に保持した。
この結果、２４枚の焼結ＩＴＯターゲット焼結体ターゲットの、反りの平均値は１．６２ｍｍであった。反りの発生部分は、平研により研削し平坦にした。
【００１６】
以上の実施例及び比較例から明らかなように、単に焼結炉内でのターゲットの配列を変えるだけで、大幅な歩留まりの向上が得られた。
以上から、焼結炉のヒーターの配置とターゲットの配列において、熱がターゲットの寸法及び形状によらず均一に付与され、焼結密度が均一となるようにターゲットを配置することが重要であり、本件発明の配列が最適であることが確認できた。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、焼結体ターゲット、特にセラミックスターゲットの焼結に際して発生する反りを効果的に抑制することができ、製造歩留りと生産効率を向上できるという優れた特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の焼結方法における炉床へのターゲットの配列の一例を示す平面図である。
【図２】従来の焼結方法における炉床へのターゲット配列を示す平面図である。
【符号の説明】
１，１１：　炉床
２，１２：　セッター
３，１３：　被焼結体
【図１】
2004043836.tif 000003
【図２】
2004043836.tif 000004