JPS636626B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS636626B2 JPS636626B2 JP58070387A JP7038783A JPS636626B2 JP S636626 B2 JPS636626 B2 JP S636626B2 JP 58070387 A JP58070387 A JP 58070387A JP 7038783 A JP7038783 A JP 7038783A JP S636626 B2 JPS636626 B2 JP S636626B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- sputtering
- groove
- ceramic
- grooves
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明はスパツタリング用セラミツクスターゲ
ツトに関するものである。 従来例の構成とその問題点 スパツタリング法は薄膜形成のための代表的な
手法の一つである。従来から行なわれている蒸着
法に比べて、スパツタリング法は質のよい薄膜を
形成できる方法であるため、近年非常に多方面で
用いられるようになつてきた。特に金属酸化物や
窒化物等の化合物薄膜においては、スパツタリン
グ法により形成された方が、蒸着法によるよりは
るかに優れた膜質を有する。しかしながら、スパ
ツタリング法の場合、一般に膜形成速度が遅く、
生産性が低い。スパツタリング法は、アルゴンイ
オン等のスパツタリングイオンでターゲツト表面
の原子をたたき出して基板上に薄膜を形成すると
いう方法である。ターゲツト表面はスパツタリン
グイオンにたたかれるため昇温する。ターゲツト
が板状である場合について考える。ターゲツトが
金属等の熱伝導率の高い材料で形成されている場
合にはターゲツトを陰極板に低温ハンダではりつ
け、陰極板を水冷してターゲツト裏面を冷却する
ことにより、昇温をおされることができる。熱伝
導率が低い酸化物、硫化物、窒化物のセラミツク
ス材料の場合には、裏面を冷却しても表面は昇温
し、時には700〜800℃にもなつて赤熱することさ
えある。このような状態になると、熱歪による内
部応力が生じてターゲツトが割れる。そして陰極
板からはがれてしまい、飛散して陰極板が露出し
たり、ターゲツトが異常に昇温したりして数々の
不都合が生じるという実用上の大きな問題があつ
た。こういつたトラブルを防ぐために、従来は、
スパツタリング電力をおさえていた。 しかしその場合には膜形成速度が遅くなつてし
まうので、生産性が非常に悪くなつてしまう。 発明の目的 本発明は、大きなスパツタリング電力を投入し
ても割れにくいスパツタリング用セラミツクスタ
ーゲツトを提供することを目的とするものであ
る。 発明の構成 上記の目的を達成するために、本発明は、セラ
ミツクスターゲツト上表面に多数の溝を設けるこ
とを特徴とする。これによれば、スパツタリング
時の温度上昇による内部応力は、多数の溝により
緩和されるので、ターゲツトに割れが非常に生じ
にくくなる。したがつて、従来よりも大電力を投
入してスパツタリングをすることができ、膜質の
よい薄膜の量産を可能にする。 実施例の説明 第１図に本発明の一実施例のスパツタリング用
セラミツクターゲツトの断面図を示す。図におい
て、１はターゲツトで、表面側に溝２を有し、裏
面側が金属性の陰極板３に低温ハンダ等で接合さ
れている。ターゲツト１の裏面は陰極板３を介し
て冷却される。スパツタリングしていない時のタ
ーゲツト１の表面は実線４で示してある。スパツ
タリング時にはターゲツト１の表面は昇温するが
溝２の中はその幅を狭くしてやればほとんどスパ
ツタされない。そこでスパツタリング時にはター
ゲツト１の表面は破線５に示したようになる。溝
２を設けたことにより熱膨張によつて生じる内部
応力は緩和される。したがつて、ターゲツト１に
割れは生じない。 溝２の幅が広すぎると、溝２の側壁や、底面も
スパツタリングされて熱膨張するので、溝２は熱
膨張による内部応力を緩和できなくなる。さらに
はターゲツト１の厚みが十分ある時点でも底部が
スパツタリングされて、陰極板３が露出して使用
できなくなる。溝の幅は狭い方が望ましい。しか
し、あまりにその幅が狭すぎると、第１図の破線
５から明らかなように、溝２の上部において重な
り合うことが考えられる。典型的なケースとして
ターゲツト１の熱膨張係数が100×10-7／℃、溝
２と溝２との間隔が20mm、ターゲツト表面温度が
500℃である場合、ターゲツト１の伸びは100μm
となる。したがつてこの場合には溝２の幅が
100μm以上あればよいと言える。ダイヤモンドカ
ツター等の切削手段により溝２を形成すれば、数
百μm以上の幅は自然となるので、実際上は溝２
の幅の狭さを考慮する必要はないと考えられる。 磁性体のマグネトロンスパツタリングにおいて
陰極内に設けられた永久磁石による磁束を鉄等の
強磁性体ターゲツトの表面に出さすため、ターゲ
ツトを細かく切れ目を入れる方法が提案されてい
る（“GT TARGET”Ａ NEW HIGH RATE
SPUTTERING TARGET OF MAGNETIC
MATERIALS，IEEE Trans，MAGNETICS，
18−６，1982，1080〜1082，K.Nakamura et.
al.）。この方法では、ターゲツトのエロージヨン
領域の大部分が一方向のみに分割されて各小片の
表面は細長い長方形になつている。セラミツクス
ターゲツトをこのように加工すると、スパツタリ
ングにより長方形の短辺では熱膨脹による内部応
力が緩和されるが、長辺では内部応力が緩和され
ない。ターゲツトの割れ等の不都合が生ずる。タ
ーゲツトは表面が二方向に同じように細かく分割
されることにより、熱膨脹による内部応力が緩和
される。また、引例の方法では、切れ目はターゲ
ツトを張りつけてある陰極板まで達していて、タ
ーゲツトは完全に小片に分割されている。もし第
１図に示すように切れ目に代えてターゲツトに溝
を設けておいたとすると、磁束は切り残されたタ
ーゲツトの底の部分を通つてしまいターゲツト表
面に出なくなる。この方法においてはターゲツト
を完全に底まで切る必要がある。一方、本発明に
おいて、第１図における溝２は陰極板３にまで達
しさせる必要はない。むしろ底部を切り残してお
いた方が、不純物による汚染の防止と作業のしや
すさという点で好ましい。もし、ターゲツト１に
陰極板３に達する切れ目を入れる場合には、不純
物による汚染を防ぐため、陰極板３がスパツタさ
れないように、溝２の幅を十分に狭くするか、表
面に対して溝２を斜めに切る必要がある。 大型のセラミツクスターゲツトを陰極板に張つ
てから陰極板まで達する溝を切る方法を実施しよ
うとすると不純物の汚染が全く心配なくなるほど
溝の幅を狭くすることが必要となるが、現実には
非常な困難を伴う。そこで多数の小さなターゲツ
トを張り合わせる方法をとることとなろう。する
とターゲツトを陰極板に張りつけるための低温ハ
ンダ等が溝の間にしみ出しやすくなるだけでな
く、多数のターゲツト小片を陰極板上に張り合わ
せる手間もかなりかかる。また、大型のセラミツ
クスターゲツト陰極板に張りつけてから、斜めに
切れ目を入れる場合、セラミツクスターゲツトの
切れ目の部分の角が直角ではなく、鋭角になる部
分ができるので、そこがかけやすいという実用上
の問題もある。 本発明において溝の役割は、ターゲツトの熱膨
張による内部応力を緩和することにあるから、溝
によつてターゲツトが小さな区画に分割されれば
よい。もつとも単純な溝の切り方は第２図に示す
格子模様である。溝のパターンはこれに限定され
るものでなく、不規則なパターンであつても全く
同様な効果を発揮する。成膜速度が大きくできる
マグネトロンスパツタリングでは、特にプラズマ
の強い所が局在するので、ターゲツトもイオンに
局部的にたたかれて昇温する。そして、ここのス
パツタリング速度がもつと大きく、減り方が早
い。その他の所はあまりスパツタリングされず、
温度もさほど上がらない。したがつて、スパツタ
リング速度の大きな所にだけ溝を形成し、周辺部
は溝を形成しなくても、ターゲツトの割れは防止
できる。スパツタリング速度の大きな所において
どの程度の密度で溝を設ければ大きな効果がある
かということは、ターゲツト材料によつても異な
り、一義的に決めるのは容易でない。以下に、実
験によつて得られた値を一応の目安として示す。 ホツトプレスにより６×152×457mm3の寸法の
ZnS セラミツクス板を５枚作製した。これを銅
製の陰極板に低温ハンダを用いて張りつけた。そ
して、第２図に示す格子状に溝をつけた。溝の深
さは５mm、幅は0.5mmである。下表に示すように
溝のピツチをかえたものを４種類作つた。そして
溝のない従来の型のターゲツトも比較した。これ
らのターゲツトを用いて、Ar雰囲気中1Paでマグ
ネトロンRFスパツタリングを行なつた。投入電
力を増して行き、ターゲツトに割れが生じずに安
定にスパツタできる最大投入電力と、その時の
ZnS膜形成速度を測定した。その結果を下表に示
す。
ツトに関するものである。 従来例の構成とその問題点 スパツタリング法は薄膜形成のための代表的な
手法の一つである。従来から行なわれている蒸着
法に比べて、スパツタリング法は質のよい薄膜を
形成できる方法であるため、近年非常に多方面で
用いられるようになつてきた。特に金属酸化物や
窒化物等の化合物薄膜においては、スパツタリン
グ法により形成された方が、蒸着法によるよりは
るかに優れた膜質を有する。しかしながら、スパ
ツタリング法の場合、一般に膜形成速度が遅く、
生産性が低い。スパツタリング法は、アルゴンイ
オン等のスパツタリングイオンでターゲツト表面
の原子をたたき出して基板上に薄膜を形成すると
いう方法である。ターゲツト表面はスパツタリン
グイオンにたたかれるため昇温する。ターゲツト
が板状である場合について考える。ターゲツトが
金属等の熱伝導率の高い材料で形成されている場
合にはターゲツトを陰極板に低温ハンダではりつ
け、陰極板を水冷してターゲツト裏面を冷却する
ことにより、昇温をおされることができる。熱伝
導率が低い酸化物、硫化物、窒化物のセラミツク
ス材料の場合には、裏面を冷却しても表面は昇温
し、時には700〜800℃にもなつて赤熱することさ
えある。このような状態になると、熱歪による内
部応力が生じてターゲツトが割れる。そして陰極
板からはがれてしまい、飛散して陰極板が露出し
たり、ターゲツトが異常に昇温したりして数々の
不都合が生じるという実用上の大きな問題があつ
た。こういつたトラブルを防ぐために、従来は、
スパツタリング電力をおさえていた。 しかしその場合には膜形成速度が遅くなつてし
まうので、生産性が非常に悪くなつてしまう。 発明の目的 本発明は、大きなスパツタリング電力を投入し
ても割れにくいスパツタリング用セラミツクスタ
ーゲツトを提供することを目的とするものであ
る。 発明の構成 上記の目的を達成するために、本発明は、セラ
ミツクスターゲツト上表面に多数の溝を設けるこ
とを特徴とする。これによれば、スパツタリング
時の温度上昇による内部応力は、多数の溝により
緩和されるので、ターゲツトに割れが非常に生じ
にくくなる。したがつて、従来よりも大電力を投
入してスパツタリングをすることができ、膜質の
よい薄膜の量産を可能にする。 実施例の説明 第１図に本発明の一実施例のスパツタリング用
セラミツクターゲツトの断面図を示す。図におい
て、１はターゲツトで、表面側に溝２を有し、裏
面側が金属性の陰極板３に低温ハンダ等で接合さ
れている。ターゲツト１の裏面は陰極板３を介し
て冷却される。スパツタリングしていない時のタ
ーゲツト１の表面は実線４で示してある。スパツ
タリング時にはターゲツト１の表面は昇温するが
溝２の中はその幅を狭くしてやればほとんどスパ
ツタされない。そこでスパツタリング時にはター
ゲツト１の表面は破線５に示したようになる。溝
２を設けたことにより熱膨張によつて生じる内部
応力は緩和される。したがつて、ターゲツト１に
割れは生じない。 溝２の幅が広すぎると、溝２の側壁や、底面も
スパツタリングされて熱膨張するので、溝２は熱
膨張による内部応力を緩和できなくなる。さらに
はターゲツト１の厚みが十分ある時点でも底部が
スパツタリングされて、陰極板３が露出して使用
できなくなる。溝の幅は狭い方が望ましい。しか
し、あまりにその幅が狭すぎると、第１図の破線
５から明らかなように、溝２の上部において重な
り合うことが考えられる。典型的なケースとして
ターゲツト１の熱膨張係数が100×10-7／℃、溝
２と溝２との間隔が20mm、ターゲツト表面温度が
500℃である場合、ターゲツト１の伸びは100μm
となる。したがつてこの場合には溝２の幅が
100μm以上あればよいと言える。ダイヤモンドカ
ツター等の切削手段により溝２を形成すれば、数
百μm以上の幅は自然となるので、実際上は溝２
の幅の狭さを考慮する必要はないと考えられる。 磁性体のマグネトロンスパツタリングにおいて
陰極内に設けられた永久磁石による磁束を鉄等の
強磁性体ターゲツトの表面に出さすため、ターゲ
ツトを細かく切れ目を入れる方法が提案されてい
る（“GT TARGET”Ａ NEW HIGH RATE
SPUTTERING TARGET OF MAGNETIC
MATERIALS，IEEE Trans，MAGNETICS，
18−６，1982，1080〜1082，K.Nakamura et.
al.）。この方法では、ターゲツトのエロージヨン
領域の大部分が一方向のみに分割されて各小片の
表面は細長い長方形になつている。セラミツクス
ターゲツトをこのように加工すると、スパツタリ
ングにより長方形の短辺では熱膨脹による内部応
力が緩和されるが、長辺では内部応力が緩和され
ない。ターゲツトの割れ等の不都合が生ずる。タ
ーゲツトは表面が二方向に同じように細かく分割
されることにより、熱膨脹による内部応力が緩和
される。また、引例の方法では、切れ目はターゲ
ツトを張りつけてある陰極板まで達していて、タ
ーゲツトは完全に小片に分割されている。もし第
１図に示すように切れ目に代えてターゲツトに溝
を設けておいたとすると、磁束は切り残されたタ
ーゲツトの底の部分を通つてしまいターゲツト表
面に出なくなる。この方法においてはターゲツト
を完全に底まで切る必要がある。一方、本発明に
おいて、第１図における溝２は陰極板３にまで達
しさせる必要はない。むしろ底部を切り残してお
いた方が、不純物による汚染の防止と作業のしや
すさという点で好ましい。もし、ターゲツト１に
陰極板３に達する切れ目を入れる場合には、不純
物による汚染を防ぐため、陰極板３がスパツタさ
れないように、溝２の幅を十分に狭くするか、表
面に対して溝２を斜めに切る必要がある。 大型のセラミツクスターゲツトを陰極板に張つ
てから陰極板まで達する溝を切る方法を実施しよ
うとすると不純物の汚染が全く心配なくなるほど
溝の幅を狭くすることが必要となるが、現実には
非常な困難を伴う。そこで多数の小さなターゲツ
トを張り合わせる方法をとることとなろう。する
とターゲツトを陰極板に張りつけるための低温ハ
ンダ等が溝の間にしみ出しやすくなるだけでな
く、多数のターゲツト小片を陰極板上に張り合わ
せる手間もかなりかかる。また、大型のセラミツ
クスターゲツト陰極板に張りつけてから、斜めに
切れ目を入れる場合、セラミツクスターゲツトの
切れ目の部分の角が直角ではなく、鋭角になる部
分ができるので、そこがかけやすいという実用上
の問題もある。 本発明において溝の役割は、ターゲツトの熱膨
張による内部応力を緩和することにあるから、溝
によつてターゲツトが小さな区画に分割されれば
よい。もつとも単純な溝の切り方は第２図に示す
格子模様である。溝のパターンはこれに限定され
るものでなく、不規則なパターンであつても全く
同様な効果を発揮する。成膜速度が大きくできる
マグネトロンスパツタリングでは、特にプラズマ
の強い所が局在するので、ターゲツトもイオンに
局部的にたたかれて昇温する。そして、ここのス
パツタリング速度がもつと大きく、減り方が早
い。その他の所はあまりスパツタリングされず、
温度もさほど上がらない。したがつて、スパツタ
リング速度の大きな所にだけ溝を形成し、周辺部
は溝を形成しなくても、ターゲツトの割れは防止
できる。スパツタリング速度の大きな所において
どの程度の密度で溝を設ければ大きな効果がある
かということは、ターゲツト材料によつても異な
り、一義的に決めるのは容易でない。以下に、実
験によつて得られた値を一応の目安として示す。 ホツトプレスにより６×152×457mm3の寸法の
ZnS セラミツクス板を５枚作製した。これを銅
製の陰極板に低温ハンダを用いて張りつけた。そ
して、第２図に示す格子状に溝をつけた。溝の深
さは５mm、幅は0.5mmである。下表に示すように
溝のピツチをかえたものを４種類作つた。そして
溝のない従来の型のターゲツトも比較した。これ
らのターゲツトを用いて、Ar雰囲気中1Paでマグ
ネトロンRFスパツタリングを行なつた。投入電
力を増して行き、ターゲツトに割れが生じずに安
定にスパツタできる最大投入電力と、その時の
ZnS膜形成速度を測定した。その結果を下表に示
す。
【表】
面積当りの溝の長さが0.67cm／cm2ではほとんど
溝の効果がない。1.0cm／cm2を越えると最大投入
可能電力は溝なしに比べて約７割増加し、それに
応じて膜形成速度も７割増加している。2.0cm／
cm2では最大投入可能電力が2.7倍、膜形成速度も
2.8倍となり、非常に溝の効果は大きい。 さらに、上記実施例においてターゲツト材料と
してZnS を用いた場合について説明したが、本
発明は他の硫化物や酸化物、窒化物といつた熱伝
導率が低く、ヒートシヨツクに弱い材料すべてに
適応できるものである。 発明の効果 以上のように、本発明によつて熱伝導率が低く
ヒートシヨツクに弱いターゲツト材料においても
割れの問題が生じず、従来より大幅に大きな放電
電力を投入でき、膜形成速度を大幅に増し、生産
性をあげられるものである。
溝の効果がない。1.0cm／cm2を越えると最大投入
可能電力は溝なしに比べて約７割増加し、それに
応じて膜形成速度も７割増加している。2.0cm／
cm2では最大投入可能電力が2.7倍、膜形成速度も
2.8倍となり、非常に溝の効果は大きい。 さらに、上記実施例においてターゲツト材料と
してZnS を用いた場合について説明したが、本
発明は他の硫化物や酸化物、窒化物といつた熱伝
導率が低く、ヒートシヨツクに弱い材料すべてに
適応できるものである。 発明の効果 以上のように、本発明によつて熱伝導率が低く
ヒートシヨツクに弱いターゲツト材料においても
割れの問題が生じず、従来より大幅に大きな放電
電力を投入でき、膜形成速度を大幅に増し、生産
性をあげられるものである。
第１図は本発明のスパツタリング用ターゲツト
の一実施例の断面図、第２図はその平面図であ
る。 １……ターゲツト、２……溝、３……陰極板。
の一実施例の断面図、第２図はその平面図であ
る。 １……ターゲツト、２……溝、３……陰極板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくともスパツタリング粒子の当たるセラ
ミツクス面に多数の溝を有することを特徴とする
スパツタリング用セラミツクスターゲツト。 ２ 溝がセラミツクスのスパツタリング粒子照射
面とは反対側の面に達していないことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載のスパツタリング
用セラミツクスターゲツト。 ３ セラミツクスのスパツタリング粒子照射面の
もつともスパツタリング速度の大きな部分におい
て、溝の長さが１cm2当たり少なくとも１cmである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
スパツタリング用セラミツクスターゲツト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070387A JPS59197568A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | スパツタリング用セラミツクスタ−ゲツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070387A JPS59197568A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | スパツタリング用セラミツクスタ−ゲツト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59197568A JPS59197568A (ja) | 1984-11-09 |
| JPS636626B2 true JPS636626B2 (ja) | 1988-02-10 |
Family
ID=13429977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58070387A Granted JPS59197568A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | スパツタリング用セラミツクスタ−ゲツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59197568A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2624963B2 (ja) * | 1987-04-10 | 1997-06-25 | キヤノン電子株式会社 | 薄膜形成方法 |
| JP3628554B2 (ja) * | 1999-07-15 | 2005-03-16 | 株式会社日鉱マテリアルズ | スパッタリングターゲット |
| JP5029431B2 (ja) * | 2007-03-09 | 2012-09-19 | 三菱マテリアル株式会社 | 蒸着材及び該蒸着材を用いて蒸着膜を形成する方法 |
-
1983
- 1983-04-21 JP JP58070387A patent/JPS59197568A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59197568A (ja) | 1984-11-09 |
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