特許 5969493 スパッタリングターゲットおよびその製造方法

(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】5969493

(24)【登録日】2016年7月15日

(45)【発行日】2016年8月17日

(54)【発明の名称】スパッタリングターゲットおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20160804BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/34 A

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-541646(P2013-541646)

(86)(22)【出願日】2012年4月10日

(86)【国際出願番号】JP2012059795

(87)【国際公開番号】WO2013065337

(87)【国際公開日】20130510

【審査請求日】2015年1月21日

(31)【優先権主張番号】特願2011-242540(P2011-242540)

(32)【優先日】2011年11月4日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】591034280

【氏名又は名称】株式会社フェローテックセラミックス

(74)【代理人】

【識別番号】110002044

【氏名又は名称】特許業務法人ブライタス

(74)【代理人】

【識別番号】100134980

【弁理士】

【氏名又は名称】千原 清誠

(74)【代理人】

【識別番号】100093469

【弁理士】

【氏名又は名称】杉岡 幹二

(72)【発明者】

【氏名】岡本 研

(72)【発明者】

【氏名】荒堀 忠久

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 彰繁

(72)【発明者】

【氏名】宮下 幸夫

(72)【発明者】

【氏名】草野 英二

(72)【発明者】

【氏名】坂本 宗明

【審査官】 塩谷 領大

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−３４８２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８７２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０６４４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０９５７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０６４０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２４０７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０１８７０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−２８１８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０４４３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２７１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３０１２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｃ０４Ｂ ３５／００−３５／２２

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

質量％で、純度が９９．９９％以上であり、相対密度が９８％以上で、かつ平均結晶粒径が２μｍ未満であるアルミナ焼結体を用いたことを特徴とするスパッタリングターゲット。

【請求項2】

質量％で、純度が９９．９９９％以上であり、相対密度が９８％以上で、かつ平均結晶粒径が１０μｍ以下であるアルミナ焼結体を用いたことを特徴とするスパッタリングターゲット。

【請求項3】

平均結晶粒径が５μｍ未満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】

平均結晶粒径が２μｍ未満であることを特徴とする請求項２または３に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項5】

相対密度が９９％以上であることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載のスパッタリングターゲット。

【請求項6】

質量％で、純度が９９．９９％以上であり、相対密度が９８％以上で、かつ平均結晶粒径が５μｍ未満であるアルミナ焼結体をスパッタリングターゲットとして用いた該スパッタリングターゲットの製造方法であって、
粉末原料に、１２５０〜１３５０℃でのホットプレス焼結を実施した後、大気中で１３００〜１７００℃のアニール処理を実施することによって前記アルミナ焼結体を得ることで前記スパッタリングターゲットを製造することを特徴とする、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】

本発明は、スパッタリングターゲットおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スパッタリングは、通常、グロー放電を使って加速したイオンをスパッタリングターゲットにぶつけ、その運動エネルギーによりターゲットから弾き出された材料を基板に成膜する方法である。半導体、液晶、太陽電池の分野などで薄膜デバイス等の構造を作製するツールとして広く使用されている。中でも、アルミナ焼結体を用いたターゲット（以下、「アルミナターゲット」ともいう。）は、磁気ヘッド、光磁気ディスクその他における保護膜または絶縁膜を形成する際に、膜材料の供給源として用いられている。超硬工具への耐摩耗膜形成などにも用いられる。

【0003】

アルミナターゲットは、通常、絶縁材料であるので、アルミナのスパッタ膜の形成は、高周波スパッタリング装置が用いられる。この装置においては、アルミナターゲットを電極に接合し、この電極の対極に基板を配置し、減圧下、アルゴンなどの雰囲気などにおいて、スパッタ放電させることにより、基板上にアルミナ膜を堆積させる。

【0004】

特許文献１には、平均結晶粒径が５μｍ以上２０μｍ以下、気孔率が０．３％以上１．５％以下のアルミナ焼結体を用いたアルミナ・スパッタリング・ターゲットが開示されている。特に、その請求項２においては、純度が９９．９％以上であるアルミナ焼結体（通常、「ｔｈｒｅｅ ｎｉｎｅ」と呼ばれ、「３Ｎ」と表記される。）。を用いることが記載され、実施例においても、３Ｎのアルミナ粉末を用いた例が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００−６４０３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１のアルミナ・スパッタリング・ターゲットは、高電力を投入しても、または、異常放電、アーキングなどが発生しても大きな亀裂、割れなどの破損が生じにくい性質を持つとされる。

【0007】

しかし、近年、デバイスの高度化・微細化に伴い、スパッタ膜の薄膜化の要求があり、薄膜の物性面への要求もますます厳しくなっている。スパッタ膜に優れた絶縁耐性と均質性を与えるためには、スパッタリング時の電力によってターゲットに亀裂割れなどの破損が生じないというだけでは足りない。また、スパッタ膜の不純物の低減には、ターゲート材料の純度向上が有効である。特に、特許文献１で検討されているのは、純度が９９．９％以上（３Ｎ）のアルミナ焼結体のみであり、より高い物性を得るには限界がある。

【0008】

一方、絶縁膜の薄膜化には、膜材料自体が高絶縁耐圧で信頼性が高いことに加え、スパッタ膜の膜厚分布等、膜質が均質でないと高性能デバイスの設計が困難となる。しかし、従来、これらの技術事項についての検討は行われていない。

【0009】

本発明は、スパッタリングによって形成したスパッタ膜に優れた絶縁耐性と均質性を与えることができるスパッタリングターゲットおよびその製造方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者らは、上記の課題を解決するべく、各種デバイスの絶縁層として利用されるアルミナ薄膜の物性、特に、スパッタリングによって形成したスパッタ膜の絶縁耐性と均質性に関して鋭意研究を行った。その結果、ターゲットの原料であるアルミナ焼結体の更なる高純度化が必要であり、その純度を９９．９９％以上（４Ｎ）、さらには、９９．９９９％以上（５Ｎ）とする必要があること、さらに、高純度のアルミナ焼結体の相対密度および結晶粒径を向上させることが有効であることを見出し、本発明を完成させた。

【0011】

本発明は、下記（１）〜（５）のスパッタリングターゲット、ならびに、下記（６）のスパッタリングターゲットの製造方法を要旨としている。

【0012】

（１）質量％で、純度が９９．９９％以上であり、相対密度が９８％以上で、かつ平均結晶粒径が２μｍ未満であるアルミナ焼結体を用いたスパッタリングターゲット。

【0013】

（２）質量％で、純度が９９．９９９％以上であり、相対密度が９８％以上で、かつ平均結晶粒径が１０μｍ以下であるアルミナ焼結体を用いたスパッタリングターゲット。

【0014】

（３）平均結晶粒径が５μｍ未満である上記（２）のスパッタリングターゲット。

【0015】

（４）平均結晶粒径が２μｍ未満である上記（２）または（３）のスパッタリングターゲット。
（５）相対密度が９９％以上である上記（１）〜（４）のいずれかのスパッタリングターゲット。

【0018】

（６）質量％で、純度が９９．９９％以上であり、相対密度が９８％以上で、かつ平均結晶粒径が５μｍ未満であるアルミナ焼結体をスパッタリングターゲットとして用いた該スパッタリングターゲットの製造方法であって、粉末原料に、１２５０〜１３５０℃でのホットプレス焼結を実施した後、大気中で１３００〜１７００℃のアニール処理を実施することによって前記アルミナ焼結体を得ることで前記スパッタリングターゲットを製造することを特徴とする、スパッタリングターゲットの製造方法。

【発明の効果】

【0020】

本発明のスパッタリングターゲットは、それを用いたスパッタリングによって形成したスパッタ膜に優れた絶縁耐性と、表面粗さが小さく、優れた均質性を有するものとすることができる。このように、優れた絶縁耐性および優れた均質性を有するスパッタ膜は、極薄膜でも安定した電気特性と誘電率を有する膜となる。

【発明を実施するための形態】

【0021】

１．アルミナ焼結体の純度
本発明に係るスパッタリングターゲットにおいては、質量％で、純度が９９．９９％以上（４Ｎ）のアルミナ焼結体を用いる必要がある。純度が９９．９％以上（３Ｎ）のアルミナ焼結体では、後段で説明するようなホットプレス焼結およびアニール処理を実施するなど、様々な対策を講じたところで、これをターゲットにして得たスパッタ膜に優れた絶縁耐圧と良好な表面粗さを与えることができない。これに対して、純度が９９．９９％以上（４Ｎ）のアルミナ焼結体を用いれば、このような特殊な熱処理を実施しなくても、良好な相対密度と平均結晶粒径を有する焼結体となる。この焼結体をターゲットとするスパッタリングで得たスパッタ膜に優れた絶縁耐圧と良好な表面粗さを付与できる。特に、アルカリ金属およびハロゲンを含まないことが好ましい。

【0022】

本発明に係るスパッタリングターゲットにおいては、質量％で、純度が９９．９９９％以上（５Ｎ）のアルミナ焼結体を用いることもできる。ただし、５Ｎのアルミナ焼結体を用いたスパッタリングターゲットは、４Ｎのアルミナ焼結体を用いたスパッタリングターゲットと同様、３Ｎのアルミナ焼結体を用いたスパッタリングターゲットと比較して格段に優れた物性を有するスパッタ膜が得られる。

【0023】

アルミナ焼結体は、目的の純度と同等水準の純度を有する原料粉末を焼成して得られる。ここで、４Ｎアルミナ焼結体は、通常、４Ｎ以上の原料粉末を、粉砕、分級、造粒等の前処理を行った後に、成形され、焼結され、製造される。一方、５Ｎアルミナ焼結体を製造する場合も、純度が５Ｎ以上の原料粉末を用いて同様の製造プロセスを採る。しかしながら、粉砕、分級、造粒等の工程については、粉体を直接処理するため設備由来の不純物混入を比較的受けやすいプロセスであり、原料粉末の純度が４Ｎである場合は問題ないが、５Ｎの純度（＝不純物１０ｐｐｍ未満）を維持するには一般的な生産設備では、成形工程以降の５Ｎ純度を確保しにくい。

【0024】

一方、アルミナ原料粉末の粒径制御を行わないまま、成形および焼結を行う場合、純度の維持は比較的容易ではある。しかし、粉体の粒度分布が制御されていないため、成形性または焼結性が劣り、緻密な焼結体を得にくい。非常に清浄な環境下で専用の粒径調製設備を用い、粒径調製後に再度原料粉の精製工程も追加するなどの対策を講じれば、純度が５Ｎ以上の純度を有する原料粉末による常圧緻密焼結も可能であるが、設備投資を含めて極端に製造コストが増加してしまう。よって、５Ｎのアルミナ焼結体の場合には、通常の大気炉による常圧焼結ではなく、後段で説明するホットプレス焼結を実施するのがよい。常圧焼結体を後から緻密化する手段として、ＨＩＰ法が知られているが、ＨＩＰ処理中に結晶粒が成長し、平均結晶粒径を５μｍ未満に制御することが困難となる。

【0025】

２．相対密度
アルミナ焼結体中の気孔が多い場合、最大の介在物は、空気組成気体および水となり、たとえ高純度のアルミナ焼結体であっても、その相対密度が低い場合にはスパッタリングによって得られるスパッタ膜の低密度化および異常成長を引き起こし、耐絶縁耐圧を低下させる。スパッタリングターゲットの相対密度（実測密度を理論密度で除した値を百分率で示した値）が低いと、そのターゲットを用いたスパッタリングによって得られるスパッタ膜の表面粗さが大きくなり、薄膜の均質化に悪影響を及ぼすことになる。また、基材中の気孔も多くなり、基材内に微量の水分を吸着するためスパッタプロセス中に水を放出し、スパッタ膜の特性にも悪影響及ぼす。このため、相対密度は、９８％以上とする必要がある。焼結過程の結晶粒成長を後述する平均結晶粒径の範囲に抑制出来ることが前提条件となるが、より好ましいのは９９％以上であり、さらに好ましいのは、９９．５％以上である。

【0026】

３．平均結晶粒径
スパッタリングターゲットの平均結晶粒径が大きいと、そのターゲットを用いたスパッタリングによって得られるスパッタ膜の表面粗さが大きくなり、薄膜の均質化に悪影響を及ぼすことになる。このため、平均結晶粒径はできるだけ小さくすることが好ましい。特に、１０μｍ以下とするのがよい。平均結晶粒径は、５μｍ未満とするのがより好ましく、特に、２μｍ以下とするのが好ましい。ただし、純度が４Ｎのアルミナ焼結体は、平均結晶粒径を５μｍ未満とすることが必要である。

【0027】

なお、本発明者らの研究によると、スパッタリングターゲットの純度を３Ｎから４Ｎ、さらには５Ｎに上げることは、スパッタ膜の物性に良好な影響を与える。但し、前述のように、５Ｎのアルミナ焼結体について、現時点において大気炉常圧焼結で緻密な焼結体を低コストで製造する技術が確立されていないため、ホットプレス焼結で製造するのが有効である。この点、４Ｎのアルミナ焼結体であれば、大気炉での常圧焼成であっても緻密な焼結体を得ることができる（すなわち、平均結晶粒径を５μｍ未満とすることができる）ので、５Ｎのアルミナ焼結体よりも低コストで、高性能のターゲットを得ることができる。

【0028】

４．スパッタリングターゲットの製造方法
本発明に係るスパッタリングターゲットの製造方法については、特に制約がなく、大気炉での焼結によっても製造してもよい。大気炉における焼結は、目的の純度と同等程度の純度を有する原料粉体を成形した後、例えば、１２５０〜１７００℃の大気炉に３０〜６００分保持することにより行うことができる。成形に関してはＣＩＰや金型プレス成形等の手法を取ることができ、成形前に粒度調製やバインダー等を添加した造粒を適宜実施しても良い。大気炉の温度が１２５０℃未満では、緻密な焼結体を得ることができず、スパッタ膜の均質性および絶縁耐圧が悪化する。また、このような低温で焼結した焼結体は、多孔質で強度が劣るので、スパッタプロセス時の異常放電等でターゲットが破損するおそれがあり、ターゲット基材そのものがパーティクルとして飛散してスパッタ膜の欠陥要因ともなり得る。

【0029】

なお、成形前の原料粉末の粒度調製、造粒等の工程は純度の低下を招く場合があり、原料の純度維持に特に注意を払う必要がある。また、焼結体最表層部分は、焼成炉材等由来の不純物元素で汚染され易いので、全面を研削除去しておくことが好ましい。

【0030】

一方、大気炉の温度が１７００℃を超えると、結晶粒成長が過剰となり、不均一に粗大粒が生じ、スパッタ膜厚の均質性を悪化させる。また、ターゲット中に不均一な粗大結晶粒が存在すると、スパッタリングの進行に伴い大粒子が処理室内に異物として脱落することがある。脱落が生じ、ターゲット表面が荒れると、スパッタ膜の均質性を悪化させることもある。保持時間が３０分未満では、素材全体が目的の密度および結晶粒径に到達せず、同一基材内で物性がばらつく要因となる。一方、保持時間が６００分を超える場合も、不均一な粗大粒が発生し、スパッタ膜質の悪化を招くおそれがある。

【0031】

本発明に係るスパッタリングターゲットは、アルミナ焼結体を、１２５０〜１３５０℃でのホットプレス焼結を実施した後、大気中で１３００〜１７００℃のアニール処理を実施して得ることで製造することもできる。ホットプレス焼結を用いる場合、目的の焼結体と同等純度の粉末原料をカーボン製のモールド内に装填し、真空、または、窒素、アルゴン等の非酸化性雰囲気で一軸加圧焼結されることが一般的である。

【0032】

ホットプレス焼結の温度が１２５０℃未満の場合、焼結体の密度が十分に確保できず、スパッタ膜の均質性および絶縁耐圧の悪化につながる。一方、温度が１３５０℃を超えると、理論密度に近い緻密焼結体を得ることが可能だが、焼結体内に多数の酸素欠陥が生じ、酸素欠陥が増えるほど焼結体の呈色が白色から灰色〜黒色に変化する。このような酸素が欠乏した焼結体をスパッタリングターゲットに用いた場合は、スパッタ膜も同様に酸素が欠乏した状態となり、絶縁耐圧等の膜物性の悪化を招く。後述するアニール工程を実施しても、酸素欠陥の除去は表層に限定され、内層部の酸素欠陥除去は困難である。

【0033】

なお、ホットプレス温度が１３５０℃以下の場合でも酸素欠陥が発生するが、こちらは後述の大気アニール工程により除去が可能である。

【0034】

一方、スパッタリングではプロセスガスに酸素を添加して、ターゲット材で欠乏した酸素を膜堆積時に補うことも可能である。しかしながら、ターゲット由来の酸素原子はスパッタされる瞬間には１００００Ｋ超の超高温域に到達するのに対し、外部からプロセスガスとして供給された酸素原子は低温であるため、スパッタ膜に取り込まれにくい。その結果、スパッタ膜中に微小欠陥（空孔）を抱き込むなど膜質が安定せず、絶縁耐圧が極端に悪化する場合がある。加えて、酸素ガス添加のスパッタリングでは成膜速度を落とす必要があり、歩留まり面でも悪影響があり、また、膜質の経時変化も伴いやすい。従って、酸素欠陥をもつターゲットは極薄で信頼性のある絶縁膜の形成には適さない。

【0035】

ホットプレス焼結は、例えば、３０〜６００分の範囲で行うのがよい。プレス時間が３０分未満では、熱伝達および焼結が安定状態に達せず、全体的な緻密化が不足するか、外周のみが緻密化して残留応力が蓄積され、スパッタリングの衝撃でターゲット基材が破損することがある。一方、プレス時間が６００分を超えると、焼結体の結晶粒成長および酸素欠陥の増大し、ターゲット材とした時に良質のスパッタ膜が得にくくなる。

【0036】

ホットプレス焼結のプレス圧は、１０ＭＰａ以上とするのがよい。プレス圧が１０ＭＰａ未満であると、加圧力不足で密度の低下や基材中で局所的な密度むらが生じる原因となる。プレス圧の上限は設備能力が許容する範囲で特に制約はない。

【0037】

大気アニール処理は、実施しない場合、またはホットプレス焼結後に実施したとしてもその温度が１３００℃未満の場合、焼結体中の酸素欠陥を十分除去できないため、前述した通りスパッタ膜の特性が低下する。一方、アニール温度が１７００℃を超えると、結晶粒成長が過剰となり、不均一に粗大粒が生じ、スパッタ膜厚の均質性を悪化させる。また、ターゲット中に不均一な粗大結晶粒が存在すると、スパッタリングの進行に伴い大粒子が処理室内に異物として脱落することがある。脱落が生じ、ターゲット表面が荒れると、スパッタ膜の均質性を悪化させることもある。

【0038】

大気アニール処理は、例えば３０〜６００分の範囲で行うのがよい。アニール時間が３０分未満では、素材全体が目的の密度や結晶粒径に到達せず、同一基材内で物性がばらつく要因となる。一方、アニール時間が６００分を超えた場合は過剰粒成長による不均一な粗大粒が発生し、スパッタ膜質の悪化を招くという問題が生じる恐れがある。

【0039】

特に前述のホットプレス条件で焼結体の相対密度を９０〜９８％に調製し、大気アニール工程で焼結を進めて相対密度を９８％以上、好ましくは９９％以上にすることで、酸素欠陥の除去と密度と結晶粒の制御を同時に進めることが可能となる。このようにして得られるスパッタリングターゲットは、緻密質、微結晶かつ酸素欠陥を殆ど含まないものとなる。また、酸素欠陥の除去については焼結体の白色化で確認が可能である。

【0040】

焼結体の加工は、一般的なダイヤモンド砥粒を含む砥石を用いた湿式の研削加工によって行うのがよい。必要に応じてラッピングなどの研磨処理および／またはサンドブラスト等の粗面化処理を加えてもよい。研削加工後には、表層に付着している研削液および研削屑を、薬液洗浄、純水超音波洗浄等の手法を用いて十分に除去することも有効である。

【実施例1】

【0041】

本発明の効果を確認するべく、表１に示す純度を有するアルミナを用意し、各種の製造条件でターゲット（直径７５ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板）を作製した。

【0042】

＜焼結体の相対密度＞
ＪＩＳ Ｒ １６３４に準拠し、アルキメデス法で見掛け密度を測定し、アルミナの理論密度を３．９８７ｇ／ｃｍ^３として、これに対する相対密度（％）を求めた。

【0043】

＜焼結体の平均結晶粒径＞
焼結体の内層部からＲａ：０．０５μｍ未満まで鏡面研磨した試験片を切り出し、熱濃リン酸で結晶グレインが露出するまで化学エッチング処理を実施した。その後、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で結晶粒の写真撮影を実施し、ＪＩＳ Ｒ １６７０に準拠し、Ｎ＝１００が確保される任意視野内で円相当径を作図して結晶粒径を集計の上、平均結晶粒径を（μｍ）を算出した。

【0044】

＜焼結体の純度＞
焼結体に、アルカリ溶融等の前処理を実施して溶液化した上で、誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ−ＡＥＳ）および炎光分光光度計（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋが対象）にて、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｙ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｌｉ、ＮａおよびＫの１７元素の定量分析を実施し、検出された元素については定量値を酸化物に換算し、１００％から除してアルミナ焼結体の純度を求めた。

【0045】

なお、求めた焼結体の純度は、９９．９％以上９９．９９％未満であるものを３Ｎ、９９．９９％以上９９．９９９％未満であるものを４Ｎ、９９．９９９％以上であるものを５Ｎと称する。

【0046】

＜スパッタリングターゲットの表面仕上げ＞
＃４００番砥石を用いた研削加工にてエロージョン面の仕上げ加工を実施した、各ターゲット材の研削面の中心線平均粗さ（Ｒａ）＝０．２〜０．８μｍの範囲となった。

【0047】

上記各種のターゲットを、ロードロック式超高真空高周波スパッタリング装置のチャンバー内に装着し、成膜し、得られたスパッタ膜の物性値を測定し、評価する実験を行った。その結果を表１に併記した。

【0048】

なお、成膜は、放電ガスとして９９．９９９５％のＡｒガスを用い、流量は１０ｓｃｃｍ、放電圧力は０．４Ｐａとして行った。また、成膜時の到達圧力は、２．０×１０^−４Ｐａとした。投入電力は１５０Ｗとした。基板には、５０ｍｍ角のほう珪酸ガラスとスズドープ酸化インジウム（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ／ＩＴＯ）膜付ガラスで両端５ｍｍ幅のＩＴＯ上銀電極を有するものを用い、アルミナスパッタ膜を膜厚４００ｎｍで堆積させた。絶縁耐圧測定用サンプルではアルミナスパッタ膜上に直径３ｍｍ、膜厚１００ｎｍのＣｕ電極９箇所をスパッタリング法により形成した。なお、下記の測定は、ターゲット投入電力が４．５ｋＷｈに到達した以降に堆積した薄膜について行った。

【0049】

＜スパッタ膜の表面粗さ＞
スパッタ膜の表面粗さＲａ（ｎｍ）は、走査プローブ顕微鏡（ＡＦＭ）にて加振電圧１．３６Ｖ、走査範囲１０００ｎｍ、レバー長１２５μｍ、針高さ１０μｍの条件で測定した。

【0050】

＜スパッタ膜の絶縁耐圧＞
Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒを用い、測定電位０〜５Ｖ、スキャン速度０．０１Ｖ／ｓの条件で、Ｃｕ上部電極を設けた部分９箇所の絶縁耐圧値を測定し、９点の平均値を求め、スパッタ膜の絶縁耐圧とした。

【0051】

【表1】

【0052】

表１に示すように、Ｎｏ．１は、純度が４Ｎではあるが、焼結温度が１２００℃と低いため、相対密度が低く、焼結体が多孔質となった。その結果、これをターゲットに用いたスパッタリングによって得たスパッタ膜中に空孔が残り、絶縁耐圧が極端に悪化、膜の均質性も不良となった。Ｎｏ．２および３は、いずれも純度が４Ｎであり、相対密度、平均結晶粒径ともに良好であり、これをターゲットに用いたスパッタリングによって得たスパッタ膜の絶縁耐圧、均質性ともに良好であった。

【0053】

Ｎｏ．４は、相対密度、平均結晶粒径ともに良好であるが、純度が３Ｎであるため、これをターゲットに用いたスパッタリングによって得たスパッタ膜の絶縁耐圧は中程度に留まり、均質性が劣っていた。Ｎｏ．５は、純度が４Ｎであり、相対密度、平均結晶粒径ともに良好であり、これをターゲットに用いたスパッタリングによって得たスパッタ膜の絶縁耐圧、均質性ともに良好であった。ただし、比較的高温で焼結を行ったため、Ｎｏ．３には及ばなかった。

【0054】

Ｎｏ．６は、純度が４Ｎであるが、過剰な高温に保った大気炉内で常圧焼結を行ったため、平均結晶粒径が大きくなり、これをターゲットに用いたスパッタリングによって得たスパッタ膜の絶縁耐圧、均質性ともに劣化した。Ｎｏ．７は、純度が５Ｎであるが、ホットプレス焼結をしたものの、その後にアニール処理を行わなかったため、相対密度が足りず、これをターゲットに用いたスパッタリングによって得たスパッタ膜の絶縁耐圧が劣化した。

【0055】

Ｎｏ．８〜１０は、純度が５Ｎであり、相対密度、平均結晶粒径ともに良好であり、これをターゲットに用いたスパッタリングによって得たスパッタ膜の絶縁耐圧、均質性ともに良好であった。Ｎｏ．１１は、純度が４Ｎであり、相対密度、平均結晶粒径ともに良好であり、これをターゲットに用いたスパッタリングによって得たスパッタ膜の絶縁耐圧、均質性ともに良好であった。Ｎｏ．１２は、純度が５Ｎであるが、ホットプレス温度が高過ぎたため酸素欠陥を多く含んだまま緻密化してしまい、その後の大気アニールでも酸素欠陥が解消できなかったという問題があり、これをターゲットに用いたスパッタリングによって得たスパッタ膜の絶縁耐圧、均質性ともに劣っていた。Ｎｏ．１３は、純度が３Ｎであり、相対密度、平均結晶粒径ともに良好であったが、これをターゲットに用いたスパッタリングによって得たスパッタ膜の均質性が劣っていた。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本発明のスパッタリングターゲットは、それを用いたスパッタリングによって形成したスパッタ膜に優れた絶縁耐性と、表面粗さが小さく、優れた均質性を有するものとすることができる。このように、優れた絶縁耐性および優れた均質性を有するスパッタ膜は、極薄膜でも安定した電気特性と誘電率を有する膜となる。