特許 5855319 スパッタリングターゲット及び、それの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5855319

(24)【登録日】2015年12月18日

(45)【発行日】2016年2月9日

(54)【発明の名称】スパッタリングターゲット及び、それの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20160120BHJP

   C22C 28/00 20060101ALI20160120BHJP

   B22D 23/00 20060101ALI20160120BHJP

   B22D 1/00 20060101ALI20160120BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/34 A

   C23C14/34 B

   C23C14/34 C

   C22C28/00 B

   B22D23/00 B

   B22D1/00 C

【請求項の数】12

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-526187(P2015-526187)

(86)(22)【出願日】2014年3月27日

(86)【国際出願番号】JP2014058987

(87)【国際公開番号】WO2015004958

(87)【国際公開日】20150115

【審査請求日】2015年3月18日

(31)【優先権主張番号】特願2013-143068(P2013-143068)

(32)【優先日】2013年7月8日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】502362758

【氏名又は名称】ＪＸ日鉱日石金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 瑶輔

【審査官】 今井 淳一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１７２２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２５１７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／３４

Ｂ２２Ｄ １／００

Ｂ２２Ｄ ２３／００

Ｃ２２Ｃ ２８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｃｕを５ｗｔｐｐｍ〜１００００ｗｔｐｐｍで含有し、残部がＩｎからなり、相対密度が９９％以上、かつ、平均結晶粒径が３０００μｍ以下であり、酸素濃度が２０ｗｔｐｐｍ以下である、スパッタリングターゲット。

【請求項2】

平均結晶粒径が１０μｍ〜１０００μｍである、請求項１に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項3】

平均結晶粒径が１０μｍ〜５００μｍである、請求項２に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項4】

平均結晶粒径が１０μｍ〜３００μｍである、請求項３に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項5】

Ｓ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｎから選択される少なくとも一種を１００ｗｔｐｐｍ以下でさらに含有してなる、請求項１〜４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】

円筒型の形状を有する、請求項１〜５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】

Ｃｕを５ｗｔｐｐｍ〜１００００ｗｔｐｐｍで含有するとともに残部がＩｎからなるスパッタリングターゲット素材を、支持基材の表面に接合させて形成し、その後、前記スパッタリングターゲット素材に対し、該スパッタリングターゲット素材の厚み方向の塑性加工を、１０％〜８０％の範囲内の厚み減少率で施す、スパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項8】

前記スパッタリングターゲット素材が、Ｓ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｎから選択される少なくとも一種を合計１００ｗｔｐｐｍ以下でさらに含有するものとする、請求項７に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項9】

前記支持基材を円筒形状のバッキングチューブとし、円筒型スパッタリングターゲットを製造する、請求項７または８に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項10】

前記スパッタリングターゲット素材を、溶湯を用いた鋳造により形成する、請求項７〜９のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項11】

鋳造時に溶湯の撹拌、揺動を行う、請求項１０に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。

【請求項12】

鋳造を窒素もしくはＡｒ雰囲気下で行う、請求項１０または１１に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、基板上への薄膜製造技術であるスパッタリングに供されるスパッタリングターゲット及び、それの製造方法に関するものであり、特には、スパッタリングを行う際の、アーキングのおそれを有効に取り除いて、安定したスパッタリングの実現に寄与することのできる技術を提案するものである。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電に対する需要の増大に伴い、それに用いる太陽電池の開発が進む近年では、一般に、基板上に、裏面電極層、光吸収層、抵抗バッファ層、透明導電層を順次に配置して構成される太陽電池の光吸収層の光吸収能力を高めるための様々な研究がなされている。
ここで、光吸収層を形成するには、太陽光のスペクトルの範囲を広くカバーする波長を有し、光吸収能力の高いものとして知られているＣＩＧＳ系合金を用いることがあり、具体的には、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅ等からなるこのＣＩＧＳ系合金をスパッタリングターゲットとして、ガラス基板等の基板に対し、スパッタリングすることにより行うことができる。

【0003】

このような光吸収層等を形成するためのスパッタリングに際し、平板形状のバッキングプレート上に接合された平型スパッタリングターゲットでは、それの平面状表面が円環状に使用されることになり、ターゲット表面の使用される領域が少なくなって表面を有効に利用することができない。これに対し、ターゲット表面の利用効率を高めるため、円筒形状のバッキングチューブの外周面に接合した円筒型スパッタリングターゲットを用いて、そのような円筒型スパッタリングターゲットの軸線周りの回転下でスパッタリングする、いわゆるロータリー型スパッタリングによるスパッタ技術が実用化されるに至っている。円筒型スパッタリングターゲットの概念図を図１に示した。図１に示す円筒型スパッタリングターゲット１００は、円筒形状のバッキングチューブ１０１の外周側に形成されてなるものである。

【0004】

ところで従来は、インジウムからなるスパッタリングターゲットは、平型及び円筒型のいずれのタイプにおいても、たとえば特許文献１に記載されているように、バッキングプレートもしくはバッキングチューブその他の支持基材を鋳型内に配置した状態で、溶融状態のインジウムを、上記の支持基材の表面が露出する鋳造空間へ流し込んで、そこで冷却硬化させる溶解鋳造法によって形成することが一般的であった。
この溶解鋳造法では、冷却時のインジウムの凝固速度を、スパッタリングターゲットを形成するための鋳造空間の全体で一定にすることが難しく、特に、長さが１ｍを超えるようなスパッタリングターゲットを製造する場合は、スパッタリングターゲットの組織が不均一になるとともに結晶粒が粗大化するので、それを用いてスパッタリングを実施すると、成膜基板の膜厚分布を十分に均一なものとすることが困難となる。

【0005】

一方、特許文献２では、溶融させたインジウムを、回転している支持管に向けて溶射することで、支持管上に管状スパッタターゲットを配置することとし、かかる溶射法によれば、「製造パラメータに依存して、平均グレインサイズ５０〜５００μｍの細かいグレインの微細構造を有していた。多くの場合、生じる平均グレインサイズは２００μｍ未満であった。」とし、また、「層の形態での本発明によるスパッタターゲットの製造のおかげで、微細構造はスパッタターゲットの厚さおよび外装表面にわたって均質である。」としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特公昭６３−４４８２０号公報

【特許文献2】特開２０１２−１７２２６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、特許文献２に記載されたような溶射法で形成されたスパッタリングターゲットでは、結晶粒を微細化することはできる一方で、密度が低くなるという欠点がある他、特許文献２にも記載されているとおり酸素含有率が高くなる可能性があり、なかでもスパッタリングターゲットの密度の低下は、スパッタリングを行う際の、アーキングの発生原因となるおそれがあるので、基板への安定した成膜を行い得ないという問題がある。

【0008】

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、安定したスパッタリングを可能とするため、ターゲット密度を十分に大きくして、スパッタリング時のアーキングの発生原因を有効に取り除くとともに、スパッタリングによる成膜基板の膜厚均一化を実現することのできるスパッタリングターゲット及び、それの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

発明者は、インジウムに微量の銅を添加した上で、たとえば溶解鋳造法によりスパッタリングターゲット素材を鋳造し、これにさらに、所定の塑性加工を施して、スパッタリングターゲットを製造することにより、従来の溶解鋳造法のような高い密度としつつ、結晶粒を有効に微細化できることを見出した。

【0010】

このような知見に基き、この発明のスパッタリングターゲットは、Ｃｕを５ｗｔｐｐｍ〜１００００ｗｔｐｐｍで含有し、残部がＩｎからなり、相対密度が９９％以上、かつ、平均結晶粒径が３０００μｍ以下であり、酸素濃度が２０ｗｔｐｐｍ以下であるものである。
ここで、この発明のスパッタリングターゲットの平均結晶粒径は、１０μｍ〜１０００μｍであることが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜５００μｍであり、さらには１０μｍ〜３００μｍであることが一層好適である。
またここで、このスパッタリングターゲットは、酸素濃度が２０ｗｔｐｐｍ以下であることが好ましい。

【0011】

なお、この発明のスパッタリングターゲットでは、Ｓ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｎから選択される少なくとも一種を合計１００ｗｔｐｐｍ以下でさらに含有してもよく、また、円筒型の形状を有することが好ましい。

【0012】

またこの発明の、スパッタリングターゲットの製造方法は、たとえば、溶解鋳造法または溶射法等により、Ｃｕを５ｗｔｐｐｍ〜１００００ｗｔｐｐｍで含有するとともに残部がＩｎからなるスパッタリングターゲット素材を、支持基材の表面に接合させて形成し、その後、前記スパッタリングターゲット素材に対し、該スパッタリングターゲット素材の厚み方向の塑性加工を、１０％〜８０％の範囲内の厚み減少率で施すことにある。

【0013】

この製造方法では、前記スパッタリングターゲット素材が、Ｓ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｎから選択される少なくとも一種を合計１００ｗｔｐｐｍ以下でさらに含有するものであってもよい。またこの製造方法は、前記支持基材を円筒形状のバッキングチューブとし、円筒型スパッタリングターゲットの製造に用いることが好ましい。
そしてまた、前記スパッタリングターゲット素材は、溶湯を用いた鋳造により形成することが好適であり、この場合は、鋳造時に溶湯の撹拌、揺動を行うことが好ましく、また、鋳造を窒素もしくはＡｒ雰囲気下で行うことが好ましい。

【発明の効果】

【0014】

この発明のスパッタリングターゲットによれば、相対密度が９９％以上、かつ、平均結晶粒径が３０００μｍ以下であることにより、スパッタリング時の、アーキング発生のおそれを有効に取り除いて、安定したスパッタリングを可能とし、また、それにより成膜した基板の膜厚を十分均一なものとすることができる。
またこの発明の、スパッタリングターゲットの製造方法によれば、上記のような、密度が高く、かつ平均結晶粒径の小さいスパッタリングターゲットを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】円筒型スパッタリングターゲットを示す概念図である。

【図2】鋳造したスパッタリングターゲット素材に施す塑性加工を示す概略正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
この発明のスパッタリングターゲットは、たとえば、円盤状のバッキングプレートの表面に接合される平型または、円筒状のバッキングチューブの外表面に接合される円筒型等の所要の形状を有し、基板上への薄膜形成のスパッタリングに供されるものであって、Ｃｕを５ｗｔｐｐｍ〜１００００ｗｔｐｐｍで含有し、残部がＩｎからなり、相対密度が９９％以上、かつ、平均結晶粒径が３０００μｍ以下であるものである。
なお、図１に例示するような円筒型スパッタリングターゲット１００とし、これを円筒状のバッキングチューブ１０１の外周側に形成したときは、先述のロータリー型スパッタリングに供することができて、ターゲット表面を有効に利用することができる。

【0017】

ここで、主としてインジウムからなるこのスパッタリングターゲットに対し、銅を、５ｗｔｐｐｍ〜１００００ｗｔｐｐｍの範囲で含有させることにより、後述するような塑性加工を施した後の平均結晶粒径を、たとえば３０００μｍ以下と十分に小さくすることが可能になる。
銅の含有量が少なくなると、それによる結晶粒の微細化効果を得ることが難しくなることから、結晶粒を有効に微細なものとするため、銅は５ｗｔｐｐｍ以上含有させるものとする。一方、銅の含有量が多すぎる場合は、ＣｕとＩｎの化合物が多くなり、アーキングが増加する懸念がある。従って、銅の含有量の上限値は、１００００ｗｔｐｐｍとする。銅の含有量の好ましい範囲は、２５〜５０００ｗｔｐｐｍ、特に、５０〜１０００ｗｔｐｐｍ、そのなかでも、１００〜５００ｗｔｐｐｍである。

【0018】

インジウムにその他の不純物が多く含まれていると、それからなるスパッタリングターゲットを用いて作製した太陽電池の変換効率が低下するので、インジウムにはその他の不純物があまり含まれていないことが好ましいが、この発明のスパッタリングターゲットでは、Ｓ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｎから選択される少なくとも一種の不純物を合計１００ｗｔｐｐｍ以下でさらに含有するものとしてもよい。このような不純物は、１００ｗｔｐｐｍ以下であれば、スパッタリングターゲットに含まれていても、上述したような、銅の添加による結晶粒の微細化効果に悪影響を及ぼすおそれはない。上記の不純物は、好ましくは８０ｗｔｐｐｍ以下、より好ましくは５０ｗｔｐｐｍ以下とし、特に、１０ｗｔｐｐｍ以下とすることが最も好適である。

【0019】

なおこの発明では、バッキングチューブないしバッキングプレートその他の支持基材は、任意の材質で形成することが可能であり、その具体例としては、ステンレス、チタン、銅等を挙げることができるが、インジウムへの固溶が少ないステンレスやチタンが好ましい。

【0020】

またここで、このスパッタリングターゲットは、９９％以上の相対密度を有するものである。これにより、スパッタリングを行う際の、アーキングの発生を有効に防止して、安定した成膜を実施することができる。いいかえれば、スパッタリングターゲットの相対密度が低すぎると、アーキングが生じ易くなって、スパッタリングを安定的に行い得ない。このような観点から、スパッタリングターゲットの相対密度は、９９％以上とすることが好ましく、さらには、９９．２％以上とすることがより好ましく、特に、９９．５％以上とすることが一層好ましい。

【0021】

ここでいう相対密度（％）は、寸法密度を、理論密度で除して百分率で表した値である。すなわち、相対密度（％）＝寸法密度÷理論密度×１００で表すことができる。この寸法密度は、スパッタリングターゲットの実重量及び寸法から算出することができ、また、理論密度は７．３１ｇ／ｃｍ³とすることができる。

【0022】

そしてまたここでは、平均結晶粒径を３０００μｍ以下とする。スパッタリングターゲットの結晶粒が粗大である場合は、それを用いて基板にスパッタリングした際に、成膜基板の膜厚が全体にわたって均一なものとはならず、成膜の品質が低下することになる。従って、成膜基板の膜厚の均一化との観点からは、平均結晶粒径を、１０００μｍ以下、特に、５００μｍ以下、なかでも、３００μｍ以下とすることが好ましい。一方、スパッタリングターゲットの平均結晶粒径の下限値は、たとえば１０μｍ程度である。

【0023】

なお平均結晶粒径は、次の方法で測定することができる。電解研磨または酸によるエッチングで粒界を見やすくする。ついで、ＥＢＳＰ（電子後方散乱パターン、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｐａｔｔｅｒｎ）により結晶粒界マップを作製し、１８００×３５００μｍの視野内に存在する結晶粒の個数（Ｎ）を数える。なお、結晶粒界については、隣り合う結晶粒の方位が２°以上ずれていた場合、その境界を結晶粒界として取り扱うこととする。領域の境界に跨って存在する結晶粒は０．５個として扱う。測定対象領域の面積（Ｓ＝１２５０ｍｍ²）を結晶粒の個数（Ｎ）で割ることによって、結晶粒の平均面積（ｓ）を算出する。結晶粒を球と仮定して、平均結晶粒径（Ａ）を以下の式で算出する。
Ａ＝２（ｓ／π）^1/2

【0024】

このようなスパッタリングターゲットで酸素濃度が高すぎると、密度が低い場合と同様に、スパッタリング時にアーキングが生じることが懸念されるので、酸素濃度は２０ｗｔｐｐｍ以下とすることが好ましく、さらにこの酸素濃度を、１５ｗｔｐｐｍ以下、特に、１０ｗｔｐｐｍ以下とした場合は、アーキングの発生のおそれを十分に取り除くことができる。この一方で、酸素濃度を下げようとすればするほど、設備にかかる投資が増大するが、その費用あたりの効果は減少するため、酸素濃度の下限値は、たとえば１０ｗｔｐｐｍとすることができる。

【0025】

かかるスパッタリングターゲットの製造方法の一例として、たとえば、円筒型スパッタリングターゲットは、以下のようにして製造することができる。
はじめに、溶解させたインジウムに銅を５ｗｔｐｐｍ〜１００００ｗｔｐｐｍで添加し、その溶湯を鋳型の鋳造空間へ流し込む。ここでは、溶湯の流し込みに先立って、鋳型の鋳造空間の内周側に、円筒形状のバッキングチューブを、その外周面が鋳造空間に露出する姿勢で予め配置しておく。なお必要に応じて、溶湯内に存在する酸化物スラグを取り除くため、溶湯を、撹拌棒などを使用して撹拌、揺動させることや、あらかじめ窒素、Ａｒなどの酸素量を低減した雰囲気で鋳造を行うことが重要である。
そして溶湯を鋳造空間に流し込んだ後、たとえば鋳型の周囲に配置した冷却設備等により、鋳造空間で溶湯を冷却硬化させることで、スパッタリングターゲット素材を、バッキングチューブの周囲を取り囲む姿勢で形成する。この際に、スパッタリングターゲット素材はバッキングチューブの外周面に接合されることになる。

【0026】

次いで、スパッタリングターゲット素材とバッキングチューブとの円筒型接合体に対し、たとえば、図２に示すように、スパッタリングターゲット素材の厚み方向の厚みを減らす向き、この場合は半径方向内向きの塑性加工を施す。このときの加工量は、スパッタリングターゲット素材の厚み減少率で１０％〜８０％とする。

【0027】

鋳造後のスパッタリングターゲットは一般に粗大な粒子が多く、結晶粒が粗大なものになるところ、常温でも十分に塑性加工中の再結晶化が生じ得るインジウムにＣｕを含有させて形成したスパッタリングターゲット素材に対し、先述のような塑性加工を施すことにより、スパッタリングターゲット素材の再結晶化が促進することになって、その結晶組織が微細なものとなるので、製造するスパッタリングターゲットの結晶粒を微細化することができる。また上述した溶解鋳造法ではなく溶射法を用いることもできるが、溶解鋳造法は、溶射法に比して、形成されるスパッタリングターゲット素材の密度をより高くすることが可能であり、しかもコストを抑えることができるので安価な製造を実現できる点で好ましい。
上記のようにして製造されるスパッタリングターゲットは、相対密度を９９％以上かつ、平均結晶粒径を３０００μｍ以下とすることができ、また、その厚みは半径方向に沿って測って、たとえば５ｍｍ〜２０ｍｍ程度、一般には８ｍｍ〜１５ｍｍ程度とすることができる。

【0028】

ここで、塑性加工は、スパッタリングターゲット素材に対し、半径方向内向き（平型スパッタリングターゲットの場合は厚みを薄くする向き）に圧力を加えるものであれば、圧延加工、押出し加工もしくはプレス加工等、その手段のいかんを問わず、また、その加工の際の温度条件も問わないので、冷間または熱間のいずれであってもよい。

【0029】

たとえば、図２に例示するところでは、鋳造後のスパッタリングターゲット素材１の内周側に接合されたバッキングチューブ２の内側に、それの内径よりも外径が僅かに小さい心棒１０を必要に応じて挿入し、また、スパッタリングターゲット素材１を、土台２０上に配置された二個の支持部２１の各傾斜面２１ａと、それらの支持部２１から図の上方側に離隔して位置する押圧手段２２の平坦面２２ａとの間に挟み込んで支持させる。そしてその状態で、前記押圧手段２２を図に矢印で示すように土台２０側に向けて、所定の厚み減少率となるまで接近させて、スパッタリングターゲット素材１をプレスすることで、その厚みを減少させることとし、これを全周にわたって等しい加工量で行う。なお、支持部及び押圧手段のそれぞれは、図示のような、平坦面状の傾斜面２１ａのもの及び平坦面２２ａのものに代えて、図示は省略するが、スパッタリングターゲット素材１の外周面に倣う湾曲面のものとすることができる。
なおここで、プレス時のスパッタリングターゲット材を内周側から支持してその円筒形状を維持するべく機能する心棒１０の材質は、たとえば、プレスによる加圧力の作用によっても変形しない程度の硬さを有するステンレス、鋳鉄等とすることができるが、錆等によるコンタミを防止するとの観点からはステンレスが好ましい。

【0030】

あるいは、塑性加工として、図示は省略するが、スパッタリングターゲット素材を、中心軸線方向の周りに回転させて、もしくは回転させないで、複数本のロール間に挟み込んで押圧する圧延加工を実施することができる他、スパッタリングターゲット素材を、押出機の、テーパ―等の所定形状を有する管状空間へ挿入して、これを所定の押出し速度で通過させることで、所期した厚みに塑性加工する押出し加工を行うことも可能である。

【0031】

またここで、塑性加工の加工量が小さすぎると、結晶組織の微細化が十分に進展しない一方で、加工量が大きすぎると、所望の製品厚みとするためにスパッタリングターゲット素材の厚みをかなり厚く確保しておく必要があり、また結晶粒の微細化効果が十分得られなくなる。そのため、加工量は厚み減少率で上記範囲とする。この厚み減少率は、好ましくは１０〜８０％、より好ましくは１５〜７０％とする。なお、厚み減少率ｒは、式：ｒ＝（ｈ２−ｈ１）／ｈ２×１００（ここで、ｈ２は塑性加工前のターゲットの径方向の厚み、ｈ１は塑性加工後のターゲットの径方向の厚み）により表される。

【0032】

以上に述べたようにして製造されたスパッタリングターゲットは、ＣＩＧＳ系薄膜太陽電池の光吸収層の作製に好適に用いることができる。

【実施例】

【0033】

次にこの発明のスパッタリングターゲットを試作し、その性能を評価したので以下に説明する。

【0034】

実施例１のターゲットは下記の方法で製造した。純度４Ｎのインジウムを溶解させるとともにそこに５ｗｔｐｐｍの銅を添加し、その溶湯を、内部にバッキングチューブを配置したＳＵＳ３０４製の鋳型の円筒状鋳造空間に流し込み、そこで冷却硬化させて、スパッタリングターゲット素材を形成した。ここでは、鋳型の周囲にヒータを配置し、溶湯を鋳造空間に流し込む際には、ヒータにより鋳型を１８０℃に加熱する一方、冷却硬化させる際には、ヒータを止めて大気放冷を行った。また、鋳造は大気中で行い、溶湯内に存在する酸化物スラグを取り除くため、溶湯を、撹拌棒などを使用して撹拌、揺動させた。なお、バッキングチューブとしては、軸線方向長さが６４０ｍｍ、内径１２５ｍｍ、外径１３３ｍｍのＳＵＳ３０４製のものを用いた。

【0035】

その後、スパッタリングターゲット素材を、内側にＳＵＳ３０４製の心棒を挿入した状態で、図２に示すように配置し、軸線周りに５°回転させる度に、押圧手段で冷間プレスして、全周にわたって厚み減少率が１４．３％の加工量の塑性加工を常温条件で施した。この加工量は、スパッタリングターゲット素材の一端部（端部Ａ）で、円周方向に９０°おきに設定した４つの測定点で測定した厚み減少率の平均値とした。こうして得られたターゲットを旋盤で、軸線方向長さ６００ｍｍ、内径１３３ｍｍ、外径１５１ｍｍの寸法に切削加工し、実施例１のターゲットを作製した。

【0036】

実施例２〜６のそれぞれは、Ｃｕの添加量をそれぞれ２０、５０、１００、１０００、１００００ｗｔｐｐｍとしたことを除いて、実施例１と同様とした。実施例７は、Ｃｕ添加量を１００ｗｔｐｐｍ、加工量を５０％としたことを除いて、実施例１と同様とした。
実施例８、９は、いずれもＣｕを１００ｗｔｐｐｍ添加するとともに、実施例８ではＳを１００ｗｔｐｐｍ、実施例９ではＺｎを１００ｗｔｐｐｍでさらに添加したことを除いて、実施例１と同様とした。
実施例１０、１１のそれぞれは、ターゲットのタイプを丸盤状の平型スパッタリングターゲットとし、加工量を８０％としたことを除いて、実施例４、６のそれぞれと同様とした。
実施例１２は、窒素雰囲気で鋳造したことを除いて、実施例１と同様とした。

【0037】

一方、比較例１はＣｕを添加しないことを除いて、また、比較例２は、Ｃｕを添加せず、かつ塑性加工を施さなかったことを除いて、それぞれ実施例１と同様とした。そして、比較例３は、Ｃｕを添加せず、鋳造ではなく溶射によってスパッタリングターゲットを形成し、さらに塑性加工を施さなかったことを除いて、実施例１と同様とした。
また、比較例４は、Ｃｕ添加量を１００ｗｔｐｐｍとし、かつ、スパッタリングターゲットを、鋳造に代えて溶射により形成するとともに、塑性加工を施さなかったことを除いて、実施例１と同様とした。比較例５は、Ｃｕ添加量を１００ｗｔｐｐｍとし、塑性加工を施さなかったことを除いて、実施例１と同様とした。

【0038】

このようにして製造した各スパッタリングターゲットにつき、平均結晶粒径、相対密度、酸素濃度のそれぞれを測定し、また、それらの各スパッタリングターゲットを用いてスパッタリングを行い、成膜基板の膜厚及び、スパッタリング１時間当たりのアーキングの発生回数をそれぞれ測定した。

【0039】

ここで、スパッタリングの条件は以下のとおりである。
・スパッタガス： Ａｒ
・スパッタガス圧： ０．５Ｐａ
・スパッタガス流量： ５０ＳＣＣＭ
・スパッタリング温度： Ｒ．Ｔ．（無加熱）
・投入スパッタパワー密度： １．３Ｗ／ｃｍ²
・基板： コーニング社製イーグル２０００、φ４インチ×０．７ｍｍｔ（膜厚測定箇所の対面に配置）
・成膜時間： １ｍｉｎ
・プレスパッタ： 上記条件で１ｈ
またここで、成膜基板の膜厚を測定するに当っては、スパッタリングターゲットの長手方向の中央域に対応する位置の膜厚と、長手方向の一端部（端部Ａ）に対応する位置の膜厚と、長手方向の他端部（端部Ｂ）に対応する位置の膜厚のそれぞれを測定し、そして、それらの膜厚の標準偏差も求めた。
それらの結果を表１に示す。

【0040】

【表1】

【0041】

表１に示すところから、実施例１〜６では、Ｃｕを５ｗｔｐｐｍ以上含有することで、平均結晶粒径が小さくなり、５ｗｔｐｐｍ〜１００００ｗｔｐｐｍの範囲内でＣｕ含有量を増やすほど結晶粒が微細化することが解かる。また、実施例４、７、１０を比較すると、Ｃｕ含有量が同じ場合、加工量が大きいほど結晶粒が微細なものになる。
そしてまた、実施例８、９のように、１００ｗｔｐｐｍ以下のＳやＺｎ等の不純物を含んでいても、結晶粒の微細化効果を十分に発揮されることが明らかである。なお、実施例１０、１１のような丸盤形状のスパッタリングターゲットでも、結晶粒が小さくなっていることから、この発明は、円筒型スパッタリングターゲットのみならず、丸盤や矩形その他の平型スパッタリングターゲットにも適用可能であることが解かる。実施例１２では、窒素雰囲気で鋳造することで、酸素濃度が１０ｗｔｐｐｍまで低減していることがわかる。

【0042】

比較例１では、Ｃｕを添加していなかったことにより結晶粒径が大きく、膜厚分布に若干のさらなる改善の余地がある。比較例２は鋳造法により形成されて、塑性加工を施さなかったことから、粒径が大きく膜厚分布が不均一になった。比較例３は、溶射で形成したことによって結晶粒径は小さくなったが、相対密度が低くアーキングが発生した。比較例４は、溶射により形成されて、塑性加工を施さなかったものであるが、結晶粒径が小さく膜厚分布は均等であるものの、相対密度が小さいことから、アーキングが生じた結果、不安定なスパッタリングとなった。比較例５は、Ｃｕを含むものの、鋳造後に塑性加工を施さなかったことにより、結晶粒が粗大で膜厚分布が不均一となった。
従って、この発明によれば、アーキングのおそれを取り除きつつ、スパッタリングによる成膜の膜厚を均一化できることが明らかである。

【符号の説明】

【0043】

１ スパッタリングターゲット素材
２ バッキングチューブ
１０ 心棒
２０ 土台
２１ 支持部
２１ａ 傾斜面
２２ 押圧手段
２２ａ 平坦面

【図1】

【図2】