特開 2017-43812 スパッタリング用シリコンターゲット材及びそのターゲット材に割れ防止層を形成する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-43812(P2017-43812A)

(43)【公開日】2017年3月2日

(54)【発明の名称】スパッタリング用シリコンターゲット材及びそのターゲット材に割れ防止層を形成する方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20170210BHJP

   G02B 1/113 20150101ALI20170210BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/34 A

   G02B1/113

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-168549(P2015-168549)

(22)【出願日】2015年8月28日

(71)【出願人】

【識別番号】000006264

【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】597065282

【氏名又は名称】三菱マテリアル電子化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085372

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 正義

(74)【代理人】

【識別番号】100129229

【弁理士】

【氏名又は名称】村澤 彰

(72)【発明者】

【氏名】続橋 浩司

(72)【発明者】

【氏名】小西 希

(72)【発明者】

【氏名】金井 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】塩野 一郎

(72)【発明者】

【氏名】除補 正則

【テーマコード（参考）】

2K009

4K029

【Ｆターム（参考）】

2K009AA02

2K009CC03

2K009DD04

4K029AA09

4K029AA24

4K029BA46

4K029BC07

4K029CA06

4K029DC02

4K029DC07

4K029DC15

4K029DC34

4K029DC39

(57)【要約】

【課題】スパッタリング時に、非エロージョン部表面にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部表面にＳｉＯｘの膜が形成されても、ターゲット材は割れず、これによりターゲット材の利用率を向上するとともに、ターゲット材の交換に伴う成膜装置のメンテナンス頻度を低減する。
【解決手段】本発明のスパッタリング用シリコンターゲット材１０は、スパッタリング雰囲気に少なくとも酸素ガスを含んでマグネトロンスパッタリングを行うときに使用される。このターゲット材１０は、マグネトロンスパッタリング時に、シリコンターゲット材１０の表面がスパッタされてエロージョン部となる第１領域１１と、スパッタされない非エロージョン部となる第２領域１２とを有する。また第２領域１２にスパッタリング中にターゲット材の割れを防止する層１３を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スパッタリング雰囲気に少なくとも酸素ガスを含んでマグネトロンスパッタリングを行うときに使用されるスパッタリング用シリコンターゲット材であって、
マグネトロンスパッタリング時に、前記シリコンターゲット材の表面がスパッタされてエロージョン部となる第１領域と、スパッタされない非エロージョン部となる第２領域とを有し、
前記第２領域にスパッタリング中のターゲット材の割れを防止する層を有する
ことを特徴とするスパッタリング用シリコンターゲット材。

【請求項2】

前記ターゲット材の割れを防止する層がＳｉ溶射層である請求項１記載のスパッタリング用シリコンターゲット材。

【請求項3】

前記ターゲット材の割れを防止する層がＳｉＯ₂溶射層である請求項１記載のスパッタリング用シリコンターゲット材。

【請求項4】

前記ターゲット材の割れを防止する層がＳｉ粉末を低融点ガラスで結着したＳｉ粉末結着層である請求項１記載のスパッタリング用シリコンターゲット材。

【請求項5】

前記ターゲット材の割れを防止する層が、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｇａ₂Ｏ₃，ＴｉＯ₂，ＺｒＯ₂，ＨｆＯ₂，Ｎｂ₂Ｏ₅及びＴａ₂Ｏ₅からなる群より選ばれた１種又は２種以上のセラミック粉末を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層である請求項１記載のスパッタリング用シリコンターゲット材。

【請求項6】

前記ターゲット材の割れを防止する層がＡｌ溶射層である請求項１記載のスパッタリング用シリコンターゲット材。

【請求項7】

前記ターゲット材の割れを防止する層がポーラスシリコン層である請求項１記載のスパッタリング用シリコンターゲット材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基材表面に、酸素を含むシリコン化合物の薄膜を形成するマグネトロンスパッタリング装置にてターゲット成分であるシリコンが叩き出されるシリコンターゲット材に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来よりＳｉＯ₂膜は、光学用低屈折率材料やバリア膜として工業的に一般的に使用されている。その製造方法の一例としてスパッタリング法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このスパッタリング法でＳｉＯ₂膜を形成する場合、高周波（ＲＦ）スパッタリング法、直流（ＤＣ）スパッタリング法、パルス電源を用いたスパッタリング法、或いは交流電源を用いたスパッタリング法が利用されている。このとき、ターゲットに投入するスパッタリング電力は、大きい方が成膜速度は速くなり、高能率化と生産性向上に寄与する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−８４０３３号公報（段落［０００２］、段落［０００３］）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上記従来のスパッタリング法のうち、酸素ガスを用いるシリコンターゲットの反応性マグネトロンスパッタリング（酸素反応性マグネトロンスパッタリング）では、スパッタリングの継続に伴い、非エロージョン部表面に堆積するＳｉＯｘ膜により、シリコンターゲット材がその寿命（板厚）の大半を残した状態で割れに至ってしまう問題点があった。このため、酸素反応性マグネトロンスパッタリングによりシリコン薄膜を量産すると、本来期待されるシリコンターゲット材の寿命より短い周期でシリコンターゲット材の交換を余儀なくされるため、シリコンターゲット材の利用率が低くなるとともに、割れたシリコンターゲット材の交換に伴う成膜装置のメンテナンス頻度が多くなって、生産性が低下する問題点があった。

【0005】

本発明の目的は、スパッタリング時に、非エロージョン部表面にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、ターゲット材の割れを防止でき、これによりターゲット材の利用率を向上できるとともに、ターゲット材の交換に伴う成膜装置のメンテナンス頻度を低減できる、スパッタリング用シリコンターゲット材を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

シリコンターゲット材の表面は、酸素反応性マグネトロンスパッタリング時に、スパッタされてエロージョン部となる第１領域と、スパッタされない非エロージョン部となる第２領域とに区画される。この非エロージョン部には、スパッタリングに伴いＳｉＯｘ膜が堆積する。このＳｉＯｘ膜は、膜自体が高い内部応力を有するとともに、ターゲット材であるシリコンとＳｉＯｘ膜との熱膨張係数が異なることから、ＳｉＯｘ膜とシリコンターゲット材との間に熱応力が発生すると考えられる。そこで本発明者らは、成膜する膜の膜質に影響を与えることなく、非エロージョン部に堆積するＳｉＯｘ膜の応力をシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を、スパッタ前に予めシリコンターゲット材の表面に付与することを検討した。この結果、シリコンターゲット材をその寿命まで、即ちエロージョン深さがターゲット材の板厚に近い値になるまで酸素反応性マグネトロンスパッタリングを行っても、シリコンターゲット材が割れないという成果を得ることができ、本発明をなすに至った。

【0007】

本発明の第１の観点は、スパッタリング雰囲気に少なくとも酸素ガスを含んでマグネトロンスパッタリングを行うときに使用されるスパッタリング用シリコンターゲット材であって、マグネトロンスパッタリング時に、シリコンターゲット材の表面がスパッタされてエロージョン部となる第１領域と、スパッタされない非エロージョン部となる第２領域とを有し、第２領域にスパッタリング中のターゲット材の割れを防止する層を有することを特徴とする。

【0008】

本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更にターゲット材の割れを防止する層がＳｉ溶射層であることを特徴とする。

【0009】

本発明の第３の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更にターゲット材の割れを防止する層がＳｉＯ₂溶射層であることを特徴とする。

【0010】

本発明の第４の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更にターゲット材の割れを防止する層が、Ｓｉ粉末を低融点ガラスで結着したＳｉ粉末結着層であることを特徴とする。

【0011】

本発明の第５の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更にターゲット材の割れを防止する層が、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｇａ₂Ｏ₃，ＴｉＯ₂，ＺｒＯ₂，ＨｆＯ₂，Ｎｂ₂Ｏ₅及びＴａ₂Ｏ₅からなる群より選ばれた１種又は２種以上のセラミック粉末を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層であることを特徴とする。

【0012】

本発明の第６の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更にターゲット材の割れを防止する層がＡｌ溶射層であることを特徴とする。

【0013】

本発明の第７の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更にターゲット材の割れを防止する層がポーラスシリコン層であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明の第１の観点のスパッタリング用シリコンターゲット材では、非エロージョン部となる第２領域にスパッタリング中のターゲット材の割れを防止する層（割れ防止層）を有するので、スパッタリング時に、非エロージョン部上の上記割れ防止層にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上の割れ防止層表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、上記割れ防止層が非エロージョン部に堆積するＳｉＯｘ膜の応力をシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。この結果、シリコンターゲット材をその寿命まで、即ちエロージョン深さがターゲット材の板厚に近い値になるまでスパッタリングを行ってもシリコンターゲット材は割れないので、ターゲット材の利用率を向上できるとともに、ターゲット材の交換に伴う成膜装置のメンテナンス頻度を低減できる。ここで、上記割れ防止層が非エロージョン部に堆積するＳｉＯｘ膜の応力をシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えたのは、割れ防止層はその表面に比較的大きな凹凸が形成され、その表面粗さが比較的大きく形成されているため、非エロージョン部に堆積するＳｉＯｘ膜の応力が割れ防止層の表面に沿う２次元方向だけでなく高さ方向を含む３次元方向にも応力が分散されると推測したからである。更に、Ｓｉ粒子やＳｉＯ₂粒子を溶着させた溶射層、Ｓｉ粒子やセラミック粒子を低融点ガラスで結着させた結着層、或いはＳｉターゲット材表面をポーラスに浸食させたポーラスシリコン層では、その上に堆積したＳｉＯｘ膜による応力が上記膜、或いは上記層内の組織が歪むことでＳｉＯｘ膜の応力をシリコンターゲット材に伝達することを抑制する効果も期待されると推測した。

【0015】

本発明の第２の観点のスパッタリング用シリコンターゲット材では、ターゲット材の割れを防止する層（割れ防止層）がＳｉ溶射層であるので、スパッタリング時に、非エロージョン部上のＳｉ溶射層にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上のＳｉ溶射層表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、Ｓｉ溶射層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びＳｉ溶射層のＳｉ粒子間はＳｉ原子間に比べ弱い結合力で溶着しているためにＳｉＯｘ膜の応力がＳｉ粒子間の結合を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。この結果、上記と同様の効果が得られる。また、上記Ｓｉ溶射層はシリコンターゲット材と同じ材料であるので、仮に微量のＳｉ溶射層がスパッタされてシリコン薄膜に混入しても、シリコン薄膜の品質への影響は極めて小さい。

【0016】

本発明の第３の観点のスパッタリング用シリコンターゲット材では、ターゲット材の割れを防止する層（割れ防止層）がＳｉＯ₂溶射層であるので、スパッタリング時に、非エロージョン部上のＳｉＯ₂溶射層にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上のＳｉＯ₂溶射層表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、ＳｉＯ₂溶射層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びＳｉＯ₂溶射層のＳｉＯ₂粒子間はＳｉ原子間に比べ弱い結合力で溶着しているためにＳｉＯｘ膜の応力がＳｉＯ₂粒子間の結合を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。この結果、上記と同様の効果が得られる。また、スパッタリングによりＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜を成膜する場合であれば、仮に微量のＳｉＯ₂溶射層がスパッタされてＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜に混入しても、ＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜の品質への影響は極めて小さい。

【0017】

本発明の第４の観点のスパッタリング用シリコンターゲット材では、ターゲット材の割れを防止する層（割れ防止層）が、Ｓｉ粉末を低融点ガラスで結着したＳｉ粉末結着層であるので、スパッタリング時に、非エロージョン部上の上記Ｓｉ粉末結着層にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上のＳｉ粉末結着層表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、Ｓｉ粉末結着層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びＳｉ粉末結着層のＳｉ粒子間はＳｉ原子間に比べ弱い結合力で溶着しているためにＳｉＯｘ膜の応力がＳｉ粒子間の結合を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。この結果、上記と同様の効果が得られる。また、スパッタリングによりＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜を成膜する場合であれば、仮に微量のＳｉ及びそのバインダである低融点ガラスがスパッタされてＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜に混入しても、ＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜の品質への影響は極めて小さい。

【0018】

本発明の第５の観点のスパッタリング用シリコンターゲット材では、ターゲット材の割れを防止する層（割れ防止層）が、ＳｉＯ₂等のセラミック粉末を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層であるので、スパッタリング時に、非エロージョン部上の上記セラミック粉末結着層にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上のセラミック粉末結着層表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、セラミック粉末結着層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びセラミック粉末結着層のセラミック粒子間はＳｉ原子間に比べ弱い結合力で溶着しているためにＳｉＯｘ膜の応力がセラミック粒子間の結合を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。この結果、上記と同様の効果が得られる。また、スパッタリングによりＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜を成膜する場合であれば、仮に微量のＳｉＯ₂等及びそのバインダである低融点ガラスがスパッタされてＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜に混入しても、ＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜の品質への影響は極めて小さい。

【0019】

本発明の第６の観点のスパッタリング用シリコンターゲット材では、ターゲット材の割れを防止する層（割れ防止層）がＡｌ溶射層であるので、スパッタリング時に、非エロージョン部上の上記Ａｌ溶射層にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上のＡｌ溶射層表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、Ａｌ溶射層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びＡｌ溶射層のＡｌ粒子間はＳｉ原子間に比べ弱い結合力で溶着しているためにＳｉＯｘ膜の応力がＡｌ粒子間の結合を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。この結果、上記と同様の効果が得られる。また、スパッタリングによりＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜を成膜する場合であれば、仮に微量のＡｌがスパッタされてＡｌ₂Ｏ₃としてＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜に混入しても、ＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜の品質への影響は極めて小さい。

【0020】

本発明の第７の観点のスパッタリング用シリコンターゲット材では、ターゲット材の割れを防止する層（割れ防止層）がポーラスシリコン層であるので、スパッタリング時に、非エロージョン部上の上記ポーラスシリコン層にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上のポーラスシリコン層表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、ポーラスシリコン層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びポーラスシリコン層がナノオーダーのＳｉ柱構造からなるためにＳｉＯｘ膜の応力がナノ構造のＳｉ柱を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。この結果、上記と同様の効果が得られる。また、上記ポーラスシリコン層はシリコンターゲット材と同じ材料であるので、仮に微量のＳｉ溶射層がスパッタされてシリコン薄膜に混入しても、シリコン薄膜の品質への影響は極めて小さい。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１実施形態のスパッタリング用シリコンターゲット材を示す図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図2】図３のＢ−Ｂ線断面図である。

【図3】そのターゲット材の平面図である。

【図4】そのターゲット材を用いてスパッタリングを行っている状態を示す模式図である。

【図5】本発明の第２実施形態のスパッタリング用シリコンターゲット材を示す図６のＣ−Ｃ線断面図である。

【図6】そのターゲット材の平面図である。

【図7】本発明の第３実施形態のスパッタリング用シリコンターゲット材の製造手順を示す図である。

【図8】図７（ｃ）のＤ−Ｄ線断面図である。

【図9】本発明の第４実施形態のスパッタリング用シリコンターゲット材を示す縦断面図である。

【図10】そのスパッタリング用シリコンターゲット材の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

【0023】

＜第１の実施の形態＞
図１〜図３に示すように、本発明のシリコンターゲット材１０は、スパッタリング雰囲気に少なくとも酸素ガスを含んでマグネトロンスパッタリングを行うときに使用される。このシリコンターゲット材１０は、その表面が、マグネトロンスパッタリング時にスパッタされてエロージョン部となる第１領域１１と、マグネトロンスパッタリング時にスパッタされない非エロージョン部となる第２領域１２とを有する。ターゲット材１０は、この実施の形態では、シリコンを削り出すことにより、横長の長方形板状に形成される。シリコンとしては多結晶シリコンや単結晶シリコン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、ターゲット材１０は、エロージョン部となる第１領域１１は平面状に形成され、非エロージョン部となる第２領域１２は平面状の第１領域１１より凹んで形成される。具体的には、エロージョン部となる第１領域１１は横長のドーナツ状の平面に形成される。また非エロージョン部となる第２領域１２は、ターゲット材１０表面のうち第１領域１１の内側に位置するように略横長四角形状に形成されるとともに第１領域１１の平面より凹む凹溝部分１２ａと、ターゲット材１０表面のうち第１領域１１の外周縁に位置するように略四角枠状に形成されるとともに第１領域１１の平面から離れるに従って次第に下る傾斜面部分１２ｂとからなる。なお、ターゲット材１０の表面は、スパッタリング装置の構造上の理由から、エロージョン部となる第１領域１１と非エロージョン部となる第２領域１２に必然的に区画される。

【0024】

一方、非エロージョン部となる第２領域１２の表面には、スパッタリング中のターゲット材の割れを防止する層１３（以下、割れ防止層１３という）が形成される。この割れ防止層１３は、第２領域１２のうち凹溝部分１２ａの表面に形成された凹溝用割れ防止層１３ａと、第２領域１２のうち傾斜面部分１２ｂの表面に形成された傾斜面用割れ防止層１３ｂとからなる。この割れ防止層１３は、スパッタリング時に派生するＳｉＯ、ＳｉＯ₂等のＳｉＯｘの堆積物が非エロージョン部の表面に堆積するため、非エロージョン部の表面に応力が発生するけれども、この応力をシリコンターゲット材に伝達することを抑制するために第２領域１２表面に形成される。また、割れ防止層１３は、Ｓｉ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等のセラミック、又はＡｌを主成分とすることが好ましい。具体的には、割れ防止層１３の厚さは１０〜１０００μｍの範囲内にあることが好ましい。ここで、割れ防止層１３の厚さの好ましい範囲を１０〜１０００μｍに限定したのは、１０μｍ未満ではＳｉＯｘ等の堆積により発生する応力を割れ防止層１３により十分にシリコンターゲット材に伝達することを抑制することができず、１０００μｍを超えると既に上記応力をシリコンターゲット材に伝達することを抑制する性能を十分に発揮しており経済的でなく、またスパッタリング中に異常放電の原因になったり、成膜している膜への混入が懸念されると推測されるからである。更に、割れ防止層１３の表面粗さは、算術平均粗さＲａで０．５〜１０μｍの範囲内にあることが好ましい。ここで、割れ防止層１３の表面粗さを算術平均粗さＲａで０．５〜１０μｍの範囲内に限定したのは、０．５μｍ未満ではＳｉＯｘ等の堆積により発生する応力を割れ防止層１３により十分にシリコンターゲット材に伝達することを抑制することができず、１０μｍを超えると割れ防止層１３の欠けが発生してしまうと推測されるからである。

【0025】

上記割れ防止層１３としては、Ｓｉ溶射層、ＳｉＯ₂溶射層、Ｓｉ粉末を低融点ガラスで結着したＳｉ粉末結着層、ＳｉＯ₂等のセラミック粉末を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層、Ａｌ溶射層、ポーラスシリコン層などが挙げられる。

【0026】

（１） 割れ防止層１３としてＳｉ溶射層を形成する方法
ターゲット材１０の表面にＳｉを溶射することによりＳｉ溶射層を形成し、このＳｉ溶射層が割れ防止層１３となる。具体的なＳｉ溶射層からなる割れ防止層の形成方法を説明する。先ず、Ｓｉ溶射の原料としてＳｉ粉末を用意する。このＳｉ粉末は、Ｓｉ塊を粉砕した後に、３０〜２００μｍに分級した。ここで、粉砕したＳｉ粉末を３０μｍ以上に分級したのは、Ｓｉ溶射装置へのＳｉ粉末の供給の流動性を高め、安定した溶射を可能にするためである。また、粉砕したＳｉ粉末を２００μｍ以下に分級したのは、２００μｍを超えると、Ｓｉ粉末が溶射噴霧時にその粒子の比熱が大きくなるため、Ｓｉ粒子間の結着力が劣ってしまうからである。次に、非エロージョン部となる第２領域１２以外の部分をＡｌ板等でマスキングし、この状態でターゲット材１０の表面に上記Ｓｉを溶射した後に、マスキングを取外す。これによりターゲット材１０の表面のうち非エロージョン部となる第２領域１２に割れ防止層１３が形成される。なお、Ｓｉの溶射時に、割れ防止層１３を冷却しながら形成することが好ましい。この冷却は、割れ防止層１３に冷えた空気等のガスを直接吹き付けるか、或いはターゲット材１０の裏面に水等の流れる管路を接触させることにより行うことができる。また、割れ防止層１３のターゲット材１０表面への密着強度を向上させるために、ターゲット材１０の表面全体に割れ防止層１３を形成する前に、ターゲット材１０の表面全体に必要最低限のブラストを施してもよい。更に、上記Ｓｉ溶射に用いられる溶射装置としては、プラズマガスの温度が１００００℃を超えるプラズマ溶射装置を用いることが好ましい。

【0027】

このＳｉ溶射層からなる割れ防止層１３では、スパッタリング時に、非エロージョン部上の割れ防止層１３にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上の割れ防止層１３表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、Ｓｉ溶射層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びＳｉ溶射層のＳｉ粒子間はＳｉ原子間に比べ弱い結合力で溶着しているためにＳｉＯｘ膜の応力がＳｉ粒子間の結合を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。また、Ｓｉ溶射層からなる割れ防止層１３はシリコンターゲット材１１と同じ材料であるので、仮に微量の割れ防止層１３がスパッタされてＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜に混入しても、ＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜の品質への影響は極めて小さい。

【0028】

（２） 割れ防止層１３としてＳｉＯ₂溶射層を形成する方法
ターゲット材１０の表面にＳｉＯ₂を溶射することによりＳｉＯ₂溶射層を形成し、このＳｉＯ₂溶射層が割れ防止層１３となる。具体的なＳｉＯ₂溶射層からなる割れ防止層の形成方法は、上記（１）の『Ｓｉ溶射層からなる割れ防止層１３の形成方法』と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。このＳｉＯ₂溶射層からなる割れ防止層１３では、スパッタリング時に、非エロージョン部上の割れ防止層１３にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上の割れ防止層１３表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、ＳｉＯ₂溶射層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びＳｉＯ₂溶射層のＳｉＯ₂粒子間はＳｉ原子間に比べ弱い結合力で溶着しているためにＳｉＯｘ膜の応力がＳｉＯ₂粒子間の結合を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。また、ＳｉＯ₂溶射層からなる割れ防止層１３では、スパッタリングによりＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜を成膜する場合であれば、仮に微量のＳｉＯ₂溶射層がスパッタされてＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜に混入しても、ＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜の品質への影響は極めて小さい。

【0029】

（３） 割れ防止層１３としてＳｉ粉末を低融点ガラスで結着したＳｉ粉末結着層を形成する方法
低融点ガラスフリットにＳｉ粉末を分散させたＳｉペーストを塗布し乾燥し焼成することにより、低融点ガラスをバインダとしてＳｉ粉末を低融点ガラスで結着したＳｉ粉末結着層を形成し、このＳｉ粉末結着層が割れ防止層１３となる。具体的には、先ず、平均粒径１〜５００μｍのＳｉ粉末を軟化点５５０℃前後の低融点ガラスに分散させてＳｉペーストを調製し、このＳｉペーストをスクリーン印刷法、ディップコート法又はスピンコート法によりターゲット材表面に印刷又は塗布する。ここで、低融点ガラスの融点を所定値まで下げるために、上記低融点ガラスにはＢ（ホウ素）又はＰ（リン）の何れか一方又は双方を添加することが好ましい。また、Ｓｉ粉末の含有割合は、Ｓｉ粉末結着層を１００質量％とするとき、８０〜９０質量％であることが好ましい。次いで、このターゲット材をホットプレートに載せ、このホットプレートを２℃／分の昇温速度で３０℃から１５０℃に昇温し、１５０℃に２０分間保持することにより、ターゲット材表面に印刷又は塗布されたＳｉペーストの膜を乾燥させる。次に、上記ホットプレートを２℃／分の昇温速度で１５０℃から５５０℃まで昇温し、この温度に２０分間保持することにより、上記Ｓｉペーストの膜を焼成して、ターゲット材表面にＳｉ粉末結着層を形成する。更に、上記ホットプレートを３℃／分の降温速度で５５０℃から６０℃まで降温する。このＳｉ粉末結着層からなる割れ防止層１３では、スパッタリング時に、非エロージョン部上の割れ防止層１３にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上の割れ防止層１３表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、Ｓｉ粉末結着層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びＳｉ粉末結着層のＳｉ粒子間はＳｉ原子間に比べ弱い結合力で溶着しているためにＳｉＯｘ膜の応力がＳｉ粒子間の結合を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。また、Ｓｉ粉末結着層からなる割れ防止層１３では、スパッタリングによりＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜を成膜する場合であれば、仮に微量のＳｉ及びそのバインダである低融点ガラスがスパッタされてＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜に混入しても、ＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜の品質への影響は極めて小さい。なお、上記Ｓｉ粉末の平均粒径は、粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ−９５０）を用いて測定した粒径であり、体積基準平均粒径である。また、ここで使用する低融点ガラス（軟化点６００℃以下）は、硼珪酸ガラス、燐酸珪酸ガラス、硼燐珪酸ガラスが好ましいが、酸化ビスマス、酸化亜鉛、酸化バナジウム、酸化スズ、酸化テルル、アルカリ金属酸化物、フッ素等を用いたガラスも使用可能である。

【0030】

（４） 割れ防止層１３としてＳｉＯ₂等のセラミック粉末を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層を形成する方法
低融点ガラスをバインダとして、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｇａ₂Ｏ₃，ＴｉＯ₂，ＺｒＯ₂，ＨｆＯ₂，Ｎｂ₂Ｏ₅及びＴａ₂Ｏ₅からなる群より選ばれた１種又は２種以上のセラミック粉末を分散させたＳｉＯ₂粉末等のペーストを塗布し乾燥し焼成することにより、ＳｉＯ₂等のセラミック粉末を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層を形成し、このセラミック粉末結着層が割れ防止層１３となる。このセラミック粉末結着層の具体的な形成方法は、上記（３）のＳｉ粉末に替えて、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｇａ₂Ｏ₃，ＴｉＯ₂，ＺｒＯ₂，ＨｆＯ₂，Ｎｂ₂Ｏ₅及びＴａ₂Ｏ₅からなる群より選ばれた１種又は２種以上のセラミック粉末を用いたこと以外は、上記（３）の『割れ防止層１３としてＳｉ粉末を低融点ガラスで結着したＳｉ粉末結着層を形成する方法』と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。このセラミック粉末結着層からなる割れ防止層１３では、スパッタリング時に、非エロージョン部上の割れ防止層１３にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上の割れ防止層１３表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、セラミック粉末結着層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びセラミック粉末結着層のセラミック粒子間はＳｉ原子間に比べ弱い結合力で溶着しているためにＳｉＯｘ膜の応力がセラミック粒子間の結合を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。また、セラミック粉末結着層からなる割れ防止層１３では、スパッタリングによりＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜を成膜する場合であれば、仮に微量のＳｉＯ₂等及びそのバインダである低融点ガラスがスパッタされてＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜に混入しても、ＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜の品質への影響は極めて小さい。

【0031】

（５） 割れ防止層１３としてＡｌ溶射層を形成する方法
ターゲット材１０の表面にＡｌを溶射することによりＡｌ溶射層を形成し、このＡｌ溶射層が割れ防止層１３となる。具体的なＡｌ溶射層からなる割れ防止層の形成方法は、上記（１）の『Ｓｉ溶射層からなる割れ防止層１３の形成方法』と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。このＡｌ溶射層からなる割れ防止層１３では、スパッタリング時に、非エロージョン部上の割れ防止層１３にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上の割れ防止層１３表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、Ａｌ溶射層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びＡｌ溶射層のＡｌ粒子間はＳｉ原子間に比べ弱い結合力で溶着しているためにＳｉＯｘ膜の応力がＡｌ粒子間の結合を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。また、Ａｌ溶射層からなる割れ防止層１３では、スパッタリングによりＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜を成膜する場合であれば、仮に微量のＡｌがスパッタされてＡｌ₂Ｏ₃としてＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜に混入しても、ＳｉＯ₂薄膜等のシリコン系薄膜の品質への影響は極めて小さい。

【0032】

（６） 割れ防止層１３としてポーラスシリコン層を形成する方法
ターゲット材へのＳｉの溶射により形成されたシリコン層を陽極化成することによりポーラス状のポーラスシリコン層を形成し、このポーラスシリコン層が割れ防止層１３となる。具体的には、先ず、ターゲット材表面のうち非エロージョン部となる第２領域以外の部分に耐薬品性のあるフィルムを貼付けるか、又はＵＶ硬化樹脂等によりマスキングする。次に、ターゲット材と白金などの対向電極とを間隔をあけてフッ化水素酸溶液中に浸漬し、上記ターゲット材表面のうち非エロージョン部となる第２領域を陽極とし、上記対向電極を陰極として、陽極及び陰極間に電流を流す。更に、ターゲット材を洗浄した後に、ターゲット材からフィルム又はマスキングを取外す。これにより、非エロージョン部となる第２領域のＳｉ溶射層がポーラス状（多孔質状）になって、ポーラスシリコン層が形成される。このポーラスシリコン層からなる割れ防止層１３では、スパッタリング時に、非エロージョン部上の割れ防止層１３にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上の割れ防止層１３表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、ポーラスシリコン層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びポーラスシリコン層がナノオーダーのＳｉ柱構造からなるためにＳｉＯｘ膜の応力がナノ構造のＳｉ柱を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。また、ポーラスシリコン層からなる割れ防止層１３では、このポーラスシリコン層からなる割れ防止層１３がシリコンターゲット材と同じ材料であるので、仮に微量のＳｉ溶射層がスパッタされてシリコン薄膜に混入しても、シリコン薄膜の品質への影響は極めて小さい。

【0033】

このように構成されたシリコンターゲット材１０をスパッタリング装置（成膜装置）に取付けてスパッタリングを行う方法を図４に基づいて説明する。先ず、非エロージョン部となる第２領域１２に割れ防止層１３が形成されたターゲット材１０の裏面を、インジウムやインジウム合金等にて形成されたボンディング材（図示せず）を介して、銅製のバッキングプレート１４に積層する。この状態で積層体を２００℃程度に加熱することにより、ターゲット材１０をバッキングプレート１４にボンディング材を介して接着する。次にこのバッキングプレート１４に接着されたターゲット材１０の表面を、基材１６の表面に所定の間隔をあけて対向させる。そして、成膜装置内を十分に排気した後、所定のＡｒガスと酸素ガスを導入し、ターゲット材にスパッタ電力を印加することで反応性スパッタリングが実現され、基材１６表面にＳｉＯ₂膜（図示せず）を形成する。

【0034】

その際、反応して生成したＳｉＯｘが非エロージョン部表面に堆積してＳｉＯｘの膜１７（図１の拡大部）が形成される。しかし、非エロージョン部となる第２領域１２には、割れ防止層１３が形成されているため、酸素反応性マグネトロンスパッタリング時に、非エロージョン部上の割れ防止層１３にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上の割れ防止層１３表面にＳｉＯｘ膜が形成される。しかし、上記割れ防止層１３が非エロージョン部に堆積するＳｉＯｘ膜の応力をシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。この結果、シリコンターゲット材１１をその寿命まで、即ちエロージョン深さがターゲット材１１の板厚に近い値になるまでスパッタリングを行ってもシリコンターゲット材１１は割れないので、ターゲット材１１の利用率を向上できるとともに、ターゲット材１１の交換に伴うスパッタリング装置（成膜装置）のメンテナンス頻度を低減できる。なお、この実施の形態の横長の長方形板状のターゲット材１０は、ディスプレイの液晶画面や太陽電池などの作製に好適である。

【0035】

＜第２の実施の形態＞
図５及び図６は本発明の第２の実施の形態を示す。この実施の形態では、ターゲット材３０が円板状に形成される。また、エロージョン部となる第１領域３１は丸いドーナツ状の平面に形成される。また、非エロージョン部となる第２領域３２は、ターゲット材３０表面のうち第１領域３１の内側に位置するように円形状に形成されるとともに第１領域３１の平面より凹む丸穴部分３２ａと、ターゲット材３０表面のうち第１領域３１の外周縁に位置するように円形枠状に形成されるとともに第１領域３１の平面から離れるに従って次第に下る傾斜面部分３２ｂとからなる。更に、非エロージョン部となる第２領域３２の表面には割れ防止層３３が形成される。この割れ防止層３３は、第２領域３２のうち丸穴部分３２ａの表面に形成された丸穴用割れ防止層３３ａと、第２領域３２のうち傾斜面部分３２ｂの表面に形成された傾斜面用割れ防止層３３ｂとからなる。なお、図５の拡大図中の符号１７は、ＳｉＯｘが非エロージョン部表面に堆積して形成されたＳｉＯｘの膜である。また、ターゲット材は、円板状ではなく、楕円板状、四隅に所定の曲率半径の面取りを施した四角板状、又は他の形の板状であってもよい。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。

【0036】

このように構成されたスパッタリング用シリコンターゲット材３０は、円板状に形成されるので、半導体等の作製に好適である。なお、ターゲット材３０への割れ防止層３３の形成方法や、このターゲット材３０を用いたスパッタリング方法等は、第１の実施の形態と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。

【0037】

＜第３の実施の形態＞
図７及び図８は本発明の第３の実施の形態を示す。この実施の形態では、ターゲット材５０が、横長の長方形板状のターゲット素片５１〜５４を複数枚長手方向に隙間をあけて一列に並べることにより形成される。この実施の形態では、４枚のターゲット素片５１〜５４を一列に隙間をあけて並べることにより１枚のターゲット材５０が構成される、即ち１枚のターゲット材５０とみなされる。また、エロージョン部となる第１領域６１は、上記１枚とみなされたターゲット材５０の表面に、１つの横長のドーナツ状の平面に形成される。また、非エロージョン部となる第２領域６２は、上記１枚とみなされたターゲット材５０の表面のうち第１領域６１の内側に位置するように略横長四角形状に形成されるとともに第１領域６１の平面より凹む凹溝部分５１ａ〜５４ａと、上記１枚とみなされたターゲット材５０の表面のうち第１領域６１の外周縁に位置するように略四角枠状に形成されるとともに第１領域６１の平面から離れるに従って次第に下る傾斜面部分５１ｂ〜５４ｂとからなる。更に、非エロージョン部となる第２領域６２の表面には割れ防止層（図示せず）が形成される。この割れ防止層は、第２領域６２のうち凹溝部分５１ａ〜５４ａの表面に形成された凹溝用割れ防止層（図示せず）と、第２領域６２のうち傾斜面部分５１ｂ〜５４ｂの表面に形成された傾斜面用割れ防止層（図示せず）とからなる。なお、４枚のターゲット素片５１〜５４を一列に並べるときに隙間をあけたのは、各ターゲット素片５１〜５４の熱膨張を考慮したものである。

【0038】

このように構成されたターゲット材を製造するには、先ず四角柱状の多結晶シリコン又は円柱状の単結晶シリコンから正方形板状のシリコンを切り出す。次いでこの正方形板状のシリコンから複数枚の短冊状のターゲット素片を切り出す。この実施の形態では、正方形板状のシリコン５５から４枚の短冊状のターゲット素片５１〜５４を切り出す（図７（ａ））。次にこれらのターゲット素片５１〜５４の表面のうち非エロージョン部となる第２領域６２に凹溝部分５１ａ〜５４ａ及び傾斜面部分５１ｂ〜５４ｂを形成した後に（図７（ｂ））、これらの部分に割れ防止層を形成する。更に割れ防止層が形成された４枚のターゲット素片５１〜５４をバッキングプレート５６に隙間５７をあけて一列に並べてボンディング材により接着する（図７（ｃ）、図８）。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。

【0039】

このように構成されたスパッタリング用シリコンターゲット材５０は、４枚のターゲット素片５１〜５４を一列に並べて１枚のターゲット材５０を構成したので、大型のディスプレイの液晶画面や大型の太陽電池などの作製に好適である。なお、ターゲット材５０への割れ防止層の形成方法や、このターゲット材５０を用いたスパッタリング方法等は、第１の実施の形態と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。

【0040】

＜第４の実施の形態＞
図９及び図１０は本発明の第４の実施の形態を示す。この実施の形態では、ターゲット材８０が、円筒状に形成される。また、エロージョン部となる第１領域８１はターゲット材８０の長手方向の中央部に形成される。また、非エロージョン部となる第２領域８２，８２は、ターゲット材３０の長手方向の両端部にそれぞれ形成される。更に、非エロージョン部となる第２領域８２，８２の外周面には、割れ防止層８３，８３がそれぞれ形成される。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。

【0041】

このように構成された円筒状のスパッタリング用シリコンターゲット材８０は、その中空部に軸が挿通され、この軸を中心にターゲット材８０を回転させながらスパッタリングが行われる。なお、ターゲット材８０への割れ防止層８３の形成方法や、このターゲット材８０を用いたスパッタリング方法等は、第１の実施の形態と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。

【0042】

なお、上記第１及び第３の実施の形態では、非エロージョン部となる第２領域を凹溝部分及び傾斜面部分に機械加工し、上記第２の実施の形態では、非エロージョン部となる第２領域を丸穴部分及び傾斜面部分に機械加工したが、非エロージョン部となる第２領域を、エロージョン部となる第１領域と同一平面上の平面に形成してもよい。

【実施例】

【0043】

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。

【0044】

＜実施例１＞
図１〜図３に示すように、先ず、多結晶シリコンを削り出すことにより、縦、横及び厚さがそれぞれ１２６ｍｍ、１７８ｍｍ及び６ｍｍであるシリコンターゲット材１０を作製した。次いで、このターゲット材１０に、非エロージョン部となる第２領域１２に、凹溝部分１２ａ及び傾斜面部分１２ｂを機械加工により形成した。具体的には、エロージョン部となる第１領域１１を横長のドーナツ状の平面に形成するために、凹溝部分１２ａを第１領域１１の内側に位置するように略横長四角形状に形成するとともに第１領域１１の平面より凹む溝状に形成し、傾斜面部分１２ｂを第１領域１１の外周縁に位置するように略四角枠状に形成するとともに第１領域１１の平面から離れるに従って次第に下る傾斜面状に形成した。次に、上記ターゲット材１０の表面全体に、Ｓｉを溶射することにより、ターゲット材１０の表面全体に厚さ２０μｍの割れ防止層１３を形成した。この割れ防止層１３の表面粗さは算術平均粗さＲａで３μｍであった。更に、上記割れ防止層１３の形成されたターゲット材１０の表面のうち第１領域１１のみを研磨することにより、エロージョン部となる第１領域１１から割れ防止層１３を除去した。これにより非エロージョン部となる第２領域１２にのみ割れ防止層１３が形成された。このターゲット材１０を実施例１とした。

【0045】

＜実施例２＞
図５及び図６に示すように、先ず、実施例１と同じ多結晶シリコンから、直径及び厚さがそれぞれ２００ｍｍ及び１０ｍｍであるシリコンターゲット材３０を作製した。次に、エロージョン部となる第１領域３１を丸いドーナツ状の平面に形成するために、非エロージョン部となる第２領域３２に、第１領域３１の内側に位置する丸穴部分３２ａと、第１領域３１の外周縁に位置する傾斜面部分３２ｂとを機械加工により形成した。次に、上記ターゲット材３０の表面全体に、実施例１と同様にして、Ｓｉを溶射することにより、ターゲット材３０の表面全体に厚さ２０μｍの割れ防止層を形成した。この割れ防止層の表面粗さは算術平均粗さＲａで３μｍであった。更に、実施例１と同様にして、上記割れ防止層の形成されたターゲット材３０の表面のうち第１領域３１のみを研磨することにより、エロージョン部となる第１領域３１から割れ防止層を除去した。これにより非エロージョン部となる第２領域３２にのみ割れ防止層３３が形成された。このターゲット材３０を実施例２とした。

【0046】

＜実施例３＞
実施例１のＳｉ溶射層からなる割れ防止層に替えて、ＳｉＯ₂溶射層からなる割れ防止層を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてターゲット材を作製した。このターゲット材を実施例３とした。なお、割れ防止層の表面粗さは算術平均粗さＲａで２μｍであった。

【0047】

＜実施例４＞
実施例１のＳｉ溶射層からなる割れ防止層に替えて、Ｓｉ粉末を低融点ガラスで結着したＳｉ粉末結着層からなる割れ防止層を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてターゲット材を作製した。このターゲット材を実施例４とした。なお、Ｓｉ粉末結着層は次の方法で形成した。先ず、平均粒径１０μｍのＳｉ粉末を軟化点５５０℃程度の低融点ガラスに分散させてＳｉペーストを調製し、このＳｉペーストをスクリーン印刷法によりターゲット材表面に印刷した。ここで、Ｓｉ粉末の含有割合は、Ｓｉ粉末結着層を１００質量％とするとき９０質量％であった。次いで、このターゲット材をホットプレートに載せ、このホットプレートを２℃／分の昇温速度で３０℃から１５０℃に昇温し、１５０℃に２０分間保持することにより、ターゲット材表面に塗布された低融点ガラスの膜を乾燥させた。次に、上記ホットプレートを２℃／分の昇温速度で１５０℃から５５０℃まで昇温し、この温度に２０分間保持することにより、上記低融点ガラスの膜を焼成して、ターゲット材表面にＳｉ粉末結着層を形成した。更に、上記ホットプレートを３℃／分の降温速度で５５０℃から６０℃まで降温した。なお、割れ防止層の表面粗さは算術平均粗さＲａで１μｍであった。

【0048】

＜実施例５＞
実施例４のＳｉＯ₂粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層に替えて、ＳｉＯ₂粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層を用いたこと以外は、実施例４と同様にしてターゲット材を作製した。このターゲット材を実施例５とした。なお、割れ防止層の表面粗さは算術平均粗さＲａで１μｍであった。

【0049】

＜実施例６＞
実施例４のＳｉＯ₂粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層に替えて、Ａｌ₂Ｏ₃粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層を用いたこと以外は、実施例４と同様にしてターゲット材を作製した。このターゲット材を実施例６とした。なお、割れ防止層の表面粗さは算術平均粗さＲａで１μｍであった。

【0050】

＜実施例７＞
実施例４のＳｉＯ₂粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層に替えて、Ｇａ₂Ｏ₃粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層を用いたこと以外は、実施例４と同様にしてターゲット材を作製した。このターゲット材を実施例７とした。なお、割れ防止層の表面粗さは算術平均粗さＲａで１μｍであった。

【0051】

＜実施例８＞
実施例４のＳｉＯ₂粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層に替えて、ＴｉＯ₂粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層を用いたこと以外は、実施例４と同様にしてターゲット材を作製した。このターゲット材を実施例８とした。なお、割れ防止層の表面粗さは算術平均粗さＲａで１μｍであった。

【0052】

＜実施例９＞
実施例４のＳｉＯ₂粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層に替えて、ＺｒＯ₂粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層を用いたこと以外は、実施例４と同様にしてターゲット材を作製した。このターゲット材を実施例９とした。なお、割れ防止層の表面粗さは算術平均粗さＲａで１μｍであった。

【0053】

＜実施例１０＞
実施例４のＳｉＯ₂粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層に替えて、ＨｆＯ₂粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層を用いたこと以外は、実施例４と同様にしてターゲット材を作製した。このターゲット材を実施例１０とした。なお、割れ防止層の表面粗さは算術平均粗さＲａで１μｍであった。

【0054】

＜実施例１１＞
実施例４のＳｉＯ₂粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層に替えて、Ｎｂ₂Ｏ₅粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層を用いたこと以外は、実施例４と同様にしてターゲット材を作製した。このターゲット材を実施例１１とした。なお、割れ防止層の表面粗さは算術平均粗さＲａで１μｍであった。

【0055】

＜実施例１２＞
実施例４のＳｉＯ₂粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層に替えて、Ｔａ₂Ｏ₅粉末（セラミック粉末）を低融点ガラスで結着したセラミック粉末結着層からなる割れ防止層を用いたこと以外は、実施例４と同様にしてターゲット材を作製した。このターゲット材を実施例１２とした。なお、割れ防止層の表面粗さは算術平均粗さＲａで１μｍであった。

【0056】

＜実施例１３＞
実施例１のＳｉ溶射層からなる割れ防止層に替えて、Ａｌ溶射層からなる割れ防止層を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてターゲット材を作製した。このターゲット材を実施例１３とした。なお、割れ防止層の表面粗さは算術平均粗さＲａで１μｍであった。

【0057】

＜実施例１４＞
実施例１のＳｉ溶射層からなる割れ防止層に替えて、ポーラスシリコン層からなる割れ防止層を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてターゲット材を作製した。このターゲット材を実施例１４とした。なお、ポーラスシリコン層からなる割れ防止層は次の方法で形成した。先ず、ターゲット材表面のうち非エロージョン部となる第２領域以外の部分にＵＶ硬化樹脂によりマスキングした。次に、ターゲット材と白金の対向電極とを間隔をあけてフッ化水素酸溶液中に浸漬し、上記ターゲット材表面のうち非エロージョン部となる第２領域を陽極とし、上記対向電極を陰極として、陽極及び陰極間に電流を流した。更に、ターゲット材を洗浄した後に、ターゲット材からマスキングを取外した。これにより、非エロージョン部となる第２領域のＳｉ溶射層がポーラス状（多孔質状）になって、ポーラスシリコン層が形成された。また、割れ防止層の表面粗さは算術平均粗さＲａで５μｍであった。

【0058】

＜比較例１＞
非エロージョン部となる第２領域に割れ防止層を形成しなかった、即ちターゲット材の表面に割れ防止層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にしてターゲット材を作製した。このターゲット材を比較例１とした。

【0059】

＜比較例２＞
非エロージョン部となる第２領域に割れ防止層を形成しなかった、即ちターゲット材の表面に割れ防止層を形成しなかったこと以外は、実施例２と同様にしてターゲット材を作製した。このターゲット材を比較例２とした。

【0060】

＜比較試験１及び評価＞
実施例１〜１４と比較例１及び２のターゲット材を用いて、スパッタリングにより基材表面にＳｉＯ₂薄膜を形成した。具体的には、スパッタリング装置（成膜装置）として、株式会社 昭和真空製のSPH-2307を用い、基材としてスライドガラスを用いた。スパッタ条件は次の通りであった。パルス周波数は２０ｋＨｚであり、パルス出力はＤＣ１０００Ｗであり、スパッタガス圧は０．４Ｐａであった。また、Ａｒガスの流量は６ｓｃｃｍ（standard cc/min）であり、酸素ガスの流量は９ｓｃｃｍであった。また、上記スパッタリングを連続３８０時間行った後のターゲット材表面の状態を目視により検査した。

【0061】

その結果、比較例１及び２のターゲット材は、連続１８０時間のスパッタリング後に表面に複数の割れが発生したのに対し、実施例１〜１４のターゲット材は、連続３８０時間のスパッタリングを行っても表面に割れは全く発生せず、ターゲット材を使い切り、ターゲット材のエロージョン部となる第１領域はターゲット材背面のバッキングプレートまで貫通した。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本発明のシリコンターゲット材は、シリコンの薄膜を形成するためのスパッタリング装置に利用できる。

【符号の説明】

【0063】

１０，３０，５０，８０ シリコンターゲット材
１１，３１，６１，８１ エロージョン部となる第１領域
１２，３２，６２，８２ 非エロージョン部となる第２領域
１３，３３，８３ 割れ防止層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2016年10月6日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スパッタリング雰囲気に少なくとも酸素ガスを含んでマグネトロンスパッタリングを行うときに使用されるスパッタリング用シリコンターゲット材であって、
マグネトロンスパッタリング時に、前記シリコンターゲット材の表面がスパッタされてエロージョン部となる第１領域と、スパッタされない非エロージョン部となる第２領域とを有し、
前記第２領域にスパッタリング中のターゲット材の割れを防止する層を有し、
前記ターゲット材の割れを防止する層がＳｉ溶射層又はポーラスシリコン層である
ことを特徴とするスパッタリング用シリコンターゲット材。

【請求項2】

前記ターゲット材の割れを防止する層の表面粗さが、算術平均粗さＲａで０．５〜１０μｍの範囲内にある請求項１記載のスパッタリング用シリコンターゲット材。

【請求項3】

ターゲット材の表面にＳｉを溶射することによりＳｉ溶射層からなる割れ防止層を形成する工程を含み、
前記Ｓｉの溶射時に、前記ターゲット材に形成されつつある割れ防止層に冷えたガスを直接吹き付けるか、或いはターゲット材の裏面に水の流れる管路を接触させることにより、前記割れ防止層を冷却することを特徴とするスパッタリング用シリコンターゲット材に割れ防止層を形成する方法。

【請求項4】

ターゲット材の表面にＳｉを溶射してシリコン層を形成する工程と、
このシリコン層を陽極化成することによりポーラス状のポーラスシリコン層からなる割れ防止層を形成する工程と
を含むスパッタリング用シリコンターゲット材に割れ防止層を形成する方法。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0001】

本発明は、基材表面に、酸素を含むシリコン化合物の薄膜を形成するマグネトロンスパッタリング装置にてターゲット成分であるシリコンが叩き出されるシリコンターゲット材と、このターゲット材に割れ防止層を形成する方法に関するものである。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0005】

本発明の目的は、スパッタリング時に、非エロージョン部表面にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、ターゲット材の割れを防止でき、これによりターゲット材の利用率を向上できるとともに、ターゲット材の交換に伴う成膜装置のメンテナンス頻度を低減できる、スパッタリング用シリコンターゲット材及びそのターゲット材に割れ防止層を形成する方法を提供することにある。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

本発明の第１の観点は、スパッタリング雰囲気に少なくとも酸素ガスを含んでマグネトロンスパッタリングを行うときに使用されるスパッタリング用シリコンターゲット材であって、マグネトロンスパッタリング時に、シリコンターゲット材の表面がスパッタされてエロージョン部となる第１領域と、スパッタされない非エロージョン部となる第２領域とを有し、第２領域にスパッタリング中のターゲット材の割れを防止する層を有し、ターゲット材の割れを防止する層がＳｉ溶射層又はポーラスシリコン層であることを特徴とする。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更にターゲット材の割れを防止する層の表面粗さが、算術平均粗さＲａで０．５〜１０μｍの範囲内にあることを特徴とする。

【手続補正7】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

本発明の第３の観点は、ターゲット材の表面にＳｉを溶射することによりＳｉ溶射層からなる割れ防止層を形成する工程を含み、Ｓｉの溶射時に、ターゲット材に形成されつつある割れ防止層に冷えたガスを直接吹き付けるか、或いはターゲット材の裏面に水の流れる管路を接触させることにより、割れ防止層を冷却することを特徴とするスパッタリング用シリコンターゲット材に割れ防止層を形成する方法である。

【手続補正8】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0010】

本発明の第４の観点は、ターゲット材の表面にＳｉを溶射してシリコン層を形成する工程と、このシリコン層を陽極化成することによりポーラス状のポーラスシリコン層からなる割れ防止層を形成する工程とを含むスパッタリング用シリコンターゲット材に割れ防止層を形成する方法である。

【手続補正9】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正10】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正11】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正12】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0015】

また、ターゲット材の割れを防止する層（割れ防止層）がＳｉ溶射層であれば、スパッタリング時に、非エロージョン部上のＳｉ溶射層にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上のＳｉ溶射層表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、Ｓｉ溶射層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びＳｉ溶射層のＳｉ粒子間はＳｉ原子間に比べ弱い結合力で溶着しているためにＳｉＯｘ膜の応力がＳｉ粒子間の結合を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。この結果、上記と同様の効果が得られる。また、上記Ｓｉ溶射層はシリコンターゲット材と同じ材料であるので、仮に微量のＳｉ溶射層がスパッタされてＳｉＯ_２薄膜等のシリコン系薄膜に混入しても、このシリコン系薄膜の品質への影響は極めて小さい。

【手続補正13】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正14】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正15】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正16】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正17】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0020】

更に、ターゲット材の割れを防止する層（割れ防止層）がポーラスシリコン層であれば、スパッタリング時に、非エロージョン部上の上記ポーラスシリコン層にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上のポーラスシリコン層表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、ポーラスシリコン層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びポーラスシリコン層がナノオーダーのＳｉ柱構造からなるためにＳｉＯｘ膜の応力がナノ構造のＳｉ柱を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。この結果、上記と同様の効果が得られる。また、上記ポーラスシリコン層はシリコンターゲット材と同じ材料であるので、仮に微量のＳｉ溶射層がスパッタされてＳｉＯ_２薄膜等のシリコン系薄膜に混入しても、このシリコン系薄膜の品質への影響は極めて小さい。

【手続補正18】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0032】

（６） 割れ防止層１３としてポーラスシリコン層を形成する方法
ターゲット材へのＳｉの溶射により形成されたシリコン層を陽極化成することによりポーラス状のポーラスシリコン層を形成し、このポーラスシリコン層が割れ防止層１３となる。具体的には、先ず、ターゲット材表面のうち非エロージョン部となる第２領域以外の部分に耐薬品性のあるフィルムを貼付けるか、又はＵＶ硬化樹脂等によりマスキングする。次に、ターゲット材と白金などの対向電極とを間隔をあけてフッ化水素酸溶液中に浸漬し、上記ターゲット材表面のうち非エロージョン部となる第２領域を陽極とし、上記対向電極を陰極として、陽極及び陰極間に電流を流す。更に、ターゲット材を洗浄した後に、ターゲット材からフィルム又はマスキングを取外す。これにより、非エロージョン部となる第２領域のＳｉ溶射層がポーラス状（多孔質状）になって、ポーラスシリコン層が形成される。このポーラスシリコン層からなる割れ防止層１３では、スパッタリング時に、非エロージョン部上の割れ防止層１３にＳｉＯｘが堆積して、非エロージョン部上の割れ防止層１３表面にＳｉＯｘ膜が形成されても、ポーラスシリコン層の表面に比較的大きな凹凸が形成されているためにＳｉＯｘ膜の応力が２次元平面内から３次元に分散されること、及びポーラスシリコン層がナノオーダーのＳｉ柱構造からなるためにＳｉＯｘ膜の応力がナノ構造のＳｉ柱を歪ませることなどから、ＳｉＯｘ膜の応力がシリコンターゲット材に伝達することを抑制する機能を発揮すると考えられる。また、ポーラスシリコン層からなる割れ防止層１３では、このポーラスシリコン層からなる割れ防止層１３がシリコンターゲット材と同じ材料であるので、仮に微量のＳｉ溶射層がスパッタされてＳｉＯ_２薄膜等のシリコン系薄膜に混入しても、このシリコン系薄膜の品質への影響は極めて小さい。

【手続補正19】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0043】

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。（なお、以下に記載の「実施例３〜１３」はいずれも「参考例」である。）