JP3863932B2 - 分割ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスパッタリング法により薄膜形成する方法に関し、特に二以上に分割された小片を接合してなる大面積のターゲットを用い、マグネトロンスパッタリング装置により薄膜形成を行なう方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタリング法による薄膜の製造は電子産業等を中心として現在、広く行なわれている。例えば、液晶表示デバイス等に用いられる透明導電膜材料であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）はＩＴＯ焼結体をターゲットとして、スパッタリング法による薄膜形成が行なわれ、特に工業的には成膜速度が大きいマグネトロンスパッタリング法が多用されている。しかし、このマグネトロンスパッタリング法は成膜速度は速いという利点を有するものの、ターゲットの片減りが生じてその利用効率が悪く、全ターゲット重量の１０〜２０％程度しかスパッタリングできないという問題点を有するものであった。
【０００３】
そこで、近年、このマグネトロンスパッタリング法のターゲット利用効率を改善するため、ターゲット裏面の磁石を往復移動させながらスパッタリングを行なう機構を有するマグネトロンスパッタリング装置が用いられるようになっている。このような装置では、従来の固定磁石型の装置に比べてターゲットの消耗がより均一となるため、ターゲット利用効率が著しく改善される。このようなターゲット裏面の磁石を往復移動させながらスパッタリングを行なう機構を有するマグネトロンスパッタリング装置において用いるターゲットは、近年ますます大型化してきており、ＩＴＯを始めとする各種ターゲットにおいて大型一体品の製造が求められているが、現実には困難が多く、二つ以上の分割された小片を並べてバッキングプレート上に接合して大型ターゲットを得ているのが実状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、スパッタリング等の薄膜形成法を用いて成膜する場合、ピンホールと呼ばれる膜の欠陥が生じることが知られており、このピンホールとはパーティクルと呼ばれる粗大粒子が膜面に堆積することに起因するものであり、種々の要因が挙げられる。特に、上記したようなターゲット裏面の磁石を往復移動させながらスパッタリングを行なう機構を有するマグネトロンスパッタリング装置を用い、かつ分割ターゲットを用いてスパッタリングを行なう場合、一体品ターゲットを用いた場合に比べてパーティクルの発生が著しく多くなってしまい、膜の欠陥が増大するという問題点がある。従来の固定磁石型のマグネトロンスパッタリング装置でも分割ターゲットが使用されているが、パーティクルの発生はそれ程問題にはなっておらず、磁石移動型の装置に特有の現象と言える。
【０００５】
しかして本発明はターゲット裏面の磁石を往復移動させながらスパッタリングを行なう機構を有するマグネトロンスパッタリング装置を用い、かつ分割ターゲットを用いてスパッタリングを行なう場合に、パーティクルの発生を効果的に抑制し、もって大型の一体型ターゲットが得られにくかったＩＴＯ等においての大型分割ターゲットを用いても良好な成膜が達成できるスパッタリング法による薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、スパッタリングターゲットが二以上の分割された小片をバッキングプレート上に接合してなり、該ターゲット裏面に配置された磁石を往復移動させながらスパッタリングを行なう機構を有するマグネトロンスパッタリング装置を用いて薄膜形成するに際し、前記各ターゲット小片同士の接合境界線がスパッタリングターゲット裏面の磁石の移動方向と実質的に直交するように配置して成膜する薄膜形成方法により達成され、特に前記スパッタリングターゲットの材質がＩＴＯである場合に効果的である。
【０００７】
【作用】
本発明において、効果的にパーティクルの発生が抑制される機構は明らかではないが、次のように推定される。すなわち、マグネトロンスパッタリング装置を用い、ターゲット裏面に配置された磁石を往復移動させながらスパッタリングを行なうに際し、各ターゲット小片同士の接合境界線がスパッタリングターゲット裏面の磁石の移動方向と実質的に直交するように配置されているので、ターゲット小片同士の接合境界線の継ぎ目部分がエロージョンを受ける領域にかかる時間が短時間であり、従ってエロージョンを受ける領域とスパッタ粒子が再付着する領域が常に入れ替わりながらスパッタリングが行なわれることによるターゲット小片同士の継ぎ目部に捕捉されたパーティクル粒子が再び舞い上がることが抑制され、その結果としてパーティクルの発生が減少するものと思われる。従って、本発明において、ターゲットの継ぎ目部分がマグネットの移動方向と実質的に直交するとは、上記作用が効果的に行なわれれば足り、90°の前後に数度の許容範囲を有するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る薄膜形成方法につき詳細に説明する。図１は本発明に用いたマグネトロンスパッタリング装置のターゲット裏面のマグネットの移動方向を説明するものであり、この図１において、ターゲット１の裏面にはマグネット２が配置され、このマグネット２は図１の左端（２の位置）から右端（２’の位置）へと矢印方向に移動し得る機構を備えている。また、図２はターゲット１の分割接合状態を示すもので、(a)は本発明実施例のもの、(b)および(c)は比較例のものをそれぞれ示している。すなわち、本発明で用いるターゲットはその継ぎ目部分３が図１のマグネット２の移動方向と実質的に直交するよう配置されているのに対し、比較例のものではそれら継ぎ目部分３’がマグネット２の移動方向と平行する部分を有するものである。これらターゲット１の継ぎ目部分３、３’は図３に示される(a)の90°カット継ぎあわせ、図３(b)の斜め接合（45〜60°程度）、および図３(c)の階段状等公知の継ぎ目状態とすることができる。
【０００９】
【実施例】
図２の(a)〜(c)に示されるターゲット、寸法は500mm×600mm厚さ６mmを用い、枚葉式のＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用い、スパッタ雰囲気 Ｏ2／Ｏ2＋Ａｒ＝０．５％，３×（１／１０3）Ｔorrの真空下で前記ターゲットのエロージョン領域において５ｗ／cm2の電力でスパッタリングを行なった。基板としては360mm×465mm,厚さ１mmのガラス基板を用い、膜厚1200ÅのＩＴＯ膜を形成した。なお、ターゲット１の継ぎ目部分は図３の(a)の90°カット継ぎあわせでその隙間間隔は0.3〜0.5mmとした。スパッタリング終了後、薄膜表面を目視観察し、ピンホールの有無をもってパーティクル発生の評価とした。
【００１０】
その結果、本発明に従って三片の小片をマグネットの移動方向と直交するようその継ぎ目部分を配置した図２の(a)に示されるような分割ターゲットを用いた場合はパーティクルの発生は少なく、実用上問題ないレベルであったのに反し、図２の(b)に示されるようにマグネットの移動方向と平行する継ぎ目部分を有する比較例１の場合にはパーティクルの発生が著しく、実用に耐え得るものではなかった。同様に、図２の(c)に示されるように継ぎ目の一部がマグネットの移動方向を平行するよう配置された分割ターゲットを用いた場合はパーティクルの発生が著しく多かった。さらに、図２の(a)に示されるものではあるが、継ぎ目部分の境界線が磁石の移動方向とほぼ直交するが若干傾斜させたターゲットを用いてスパッタリングを同様にして行なったところ、その傾斜角度が１〜２°程度までのものでは直交させた場合と実質的な差異はないものであった。
【００１１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、分割ターゲットの継ぎ目部分がターゲット裏面のマグネットの移動方向と実質的に直交するように配置することにより、大型一体品を得にくいターゲット、例えばＩＴＯでも分割ターゲットとして用いてパーティクルの発生を効果的に抑制しながら、成膜することが可能となり、実用上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】マグネトロンスパッタリング装置におけるターゲット裏面のマグネットの移動方向を示す説明図である。
【図２】本発明実施例および比較例に用いた分割ターゲットの分割状態を示す説明図である。
【図３】図２に示した分割ターゲットの継ぎ目部分の説明図である。
【符号の説明】
１ ターゲット
２ マグネット
３ 継ぎ目部分
【発明の属する技術分野】
本発明はスパッタリング法により薄膜形成する方法に関し、特に二以上に分割された小片を接合してなる大面積のターゲットを用い、マグネトロンスパッタリング装置により薄膜形成を行なう方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタリング法による薄膜の製造は電子産業等を中心として現在、広く行なわれている。例えば、液晶表示デバイス等に用いられる透明導電膜材料であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）はＩＴＯ焼結体をターゲットとして、スパッタリング法による薄膜形成が行なわれ、特に工業的には成膜速度が大きいマグネトロンスパッタリング法が多用されている。しかし、このマグネトロンスパッタリング法は成膜速度は速いという利点を有するものの、ターゲットの片減りが生じてその利用効率が悪く、全ターゲット重量の１０〜２０％程度しかスパッタリングできないという問題点を有するものであった。
【０００３】
そこで、近年、このマグネトロンスパッタリング法のターゲット利用効率を改善するため、ターゲット裏面の磁石を往復移動させながらスパッタリングを行なう機構を有するマグネトロンスパッタリング装置が用いられるようになっている。このような装置では、従来の固定磁石型の装置に比べてターゲットの消耗がより均一となるため、ターゲット利用効率が著しく改善される。このようなターゲット裏面の磁石を往復移動させながらスパッタリングを行なう機構を有するマグネトロンスパッタリング装置において用いるターゲットは、近年ますます大型化してきており、ＩＴＯを始めとする各種ターゲットにおいて大型一体品の製造が求められているが、現実には困難が多く、二つ以上の分割された小片を並べてバッキングプレート上に接合して大型ターゲットを得ているのが実状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、スパッタリング等の薄膜形成法を用いて成膜する場合、ピンホールと呼ばれる膜の欠陥が生じることが知られており、このピンホールとはパーティクルと呼ばれる粗大粒子が膜面に堆積することに起因するものであり、種々の要因が挙げられる。特に、上記したようなターゲット裏面の磁石を往復移動させながらスパッタリングを行なう機構を有するマグネトロンスパッタリング装置を用い、かつ分割ターゲットを用いてスパッタリングを行なう場合、一体品ターゲットを用いた場合に比べてパーティクルの発生が著しく多くなってしまい、膜の欠陥が増大するという問題点がある。従来の固定磁石型のマグネトロンスパッタリング装置でも分割ターゲットが使用されているが、パーティクルの発生はそれ程問題にはなっておらず、磁石移動型の装置に特有の現象と言える。
【０００５】
しかして本発明はターゲット裏面の磁石を往復移動させながらスパッタリングを行なう機構を有するマグネトロンスパッタリング装置を用い、かつ分割ターゲットを用いてスパッタリングを行なう場合に、パーティクルの発生を効果的に抑制し、もって大型の一体型ターゲットが得られにくかったＩＴＯ等においての大型分割ターゲットを用いても良好な成膜が達成できるスパッタリング法による薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、スパッタリングターゲットが二以上の分割された小片をバッキングプレート上に接合してなり、該ターゲット裏面に配置された磁石を往復移動させながらスパッタリングを行なう機構を有するマグネトロンスパッタリング装置を用いて薄膜形成するに際し、前記各ターゲット小片同士の接合境界線がスパッタリングターゲット裏面の磁石の移動方向と実質的に直交するように配置して成膜する薄膜形成方法により達成され、特に前記スパッタリングターゲットの材質がＩＴＯである場合に効果的である。
【０００７】
【作用】
本発明において、効果的にパーティクルの発生が抑制される機構は明らかではないが、次のように推定される。すなわち、マグネトロンスパッタリング装置を用い、ターゲット裏面に配置された磁石を往復移動させながらスパッタリングを行なうに際し、各ターゲット小片同士の接合境界線がスパッタリングターゲット裏面の磁石の移動方向と実質的に直交するように配置されているので、ターゲット小片同士の接合境界線の継ぎ目部分がエロージョンを受ける領域にかかる時間が短時間であり、従ってエロージョンを受ける領域とスパッタ粒子が再付着する領域が常に入れ替わりながらスパッタリングが行なわれることによるターゲット小片同士の継ぎ目部に捕捉されたパーティクル粒子が再び舞い上がることが抑制され、その結果としてパーティクルの発生が減少するものと思われる。従って、本発明において、ターゲットの継ぎ目部分がマグネットの移動方向と実質的に直交するとは、上記作用が効果的に行なわれれば足り、90°の前後に数度の許容範囲を有するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る薄膜形成方法につき詳細に説明する。図１は本発明に用いたマグネトロンスパッタリング装置のターゲット裏面のマグネットの移動方向を説明するものであり、この図１において、ターゲット１の裏面にはマグネット２が配置され、このマグネット２は図１の左端（２の位置）から右端（２’の位置）へと矢印方向に移動し得る機構を備えている。また、図２はターゲット１の分割接合状態を示すもので、(a)は本発明実施例のもの、(b)および(c)は比較例のものをそれぞれ示している。すなわち、本発明で用いるターゲットはその継ぎ目部分３が図１のマグネット２の移動方向と実質的に直交するよう配置されているのに対し、比較例のものではそれら継ぎ目部分３’がマグネット２の移動方向と平行する部分を有するものである。これらターゲット１の継ぎ目部分３、３’は図３に示される(a)の90°カット継ぎあわせ、図３(b)の斜め接合（45〜60°程度）、および図３(c)の階段状等公知の継ぎ目状態とすることができる。
【０００９】
【実施例】
図２の(a)〜(c)に示されるターゲット、寸法は500mm×600mm厚さ６mmを用い、枚葉式のＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用い、スパッタ雰囲気 Ｏ2／Ｏ2＋Ａｒ＝０．５％，３×（１／１０3）Ｔorrの真空下で前記ターゲットのエロージョン領域において５ｗ／cm2の電力でスパッタリングを行なった。基板としては360mm×465mm,厚さ１mmのガラス基板を用い、膜厚1200ÅのＩＴＯ膜を形成した。なお、ターゲット１の継ぎ目部分は図３の(a)の90°カット継ぎあわせでその隙間間隔は0.3〜0.5mmとした。スパッタリング終了後、薄膜表面を目視観察し、ピンホールの有無をもってパーティクル発生の評価とした。
【００１０】
その結果、本発明に従って三片の小片をマグネットの移動方向と直交するようその継ぎ目部分を配置した図２の(a)に示されるような分割ターゲットを用いた場合はパーティクルの発生は少なく、実用上問題ないレベルであったのに反し、図２の(b)に示されるようにマグネットの移動方向と平行する継ぎ目部分を有する比較例１の場合にはパーティクルの発生が著しく、実用に耐え得るものではなかった。同様に、図２の(c)に示されるように継ぎ目の一部がマグネットの移動方向を平行するよう配置された分割ターゲットを用いた場合はパーティクルの発生が著しく多かった。さらに、図２の(a)に示されるものではあるが、継ぎ目部分の境界線が磁石の移動方向とほぼ直交するが若干傾斜させたターゲットを用いてスパッタリングを同様にして行なったところ、その傾斜角度が１〜２°程度までのものでは直交させた場合と実質的な差異はないものであった。
【００１１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、分割ターゲットの継ぎ目部分がターゲット裏面のマグネットの移動方向と実質的に直交するように配置することにより、大型一体品を得にくいターゲット、例えばＩＴＯでも分割ターゲットとして用いてパーティクルの発生を効果的に抑制しながら、成膜することが可能となり、実用上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】マグネトロンスパッタリング装置におけるターゲット裏面のマグネットの移動方向を示す説明図である。
【図２】本発明実施例および比較例に用いた分割ターゲットの分割状態を示す説明図である。
【図３】図２に示した分割ターゲットの継ぎ目部分の説明図である。
【符号の説明】
１ ターゲット
２ マグネット
３ 継ぎ目部分
Claims (2)
- スパッタリングターゲットが二以上の分割された小片をバッキングプレート上に接合してなり、該ターゲット裏面に配置された磁石を往復移動させながらスパッタリングを行なう機構を有するマグネトロンスパッタリング装置を用いて薄膜形成するに際し、前記各ターゲット小片同士の接合境界線がスパッタリングターゲット裏面の磁石の移動方向と実質的に直交するように配置して成膜することを特徴とする分割ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング方法。
- スパッタリングターゲットの材質がＩＴＯである請求項１記載の分割ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27831695A JP3863932B2 (ja) | 1995-10-02 | 1995-10-02 | 分割ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27831695A JP3863932B2 (ja) | 1995-10-02 | 1995-10-02 | 分割ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0995782A JPH0995782A (ja) | 1997-04-08 |
| JP3863932B2 true JP3863932B2 (ja) | 2006-12-27 |
Family
ID=17595645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27831695A Expired - Fee Related JP3863932B2 (ja) | 1995-10-02 | 1995-10-02 | 分割ターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3863932B2 (ja) |
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| JP4918742B2 (ja) * | 2001-06-05 | 2012-04-18 | 東ソー株式会社 | 多分割スパッタリングターゲットおよび薄膜の製造方法 |
| WO2004087985A2 (en) * | 2003-03-28 | 2004-10-14 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Substrates coated with mixtures of titanium and aluminum materials, methods for making the substrates, and cathode targets of titanium and aluminum metal |
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| US20060006064A1 (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-12 | Avi Tepman | Target tiles in a staggered array |
| JP5268483B2 (ja) * | 2007-08-23 | 2013-08-21 | 株式会社東芝 | 合金微粒子担持装置 |
| JP5278099B2 (ja) * | 2009-03-27 | 2013-09-04 | 三菱マテリアル株式会社 | ターゲットの製造方法 |
| WO2012066810A1 (ja) * | 2010-11-19 | 2012-05-24 | Jx日鉱日石金属株式会社 | Ｉｔｏスパッタリングターゲット |
| CN103255385A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-08-21 | 上海大学 | 一种磁控溅射用复合靶材的设计方法 |
| JP7066510B2 (ja) * | 2018-05-10 | 2022-05-13 | 株式会社アルバック | 成膜装置、成膜方法、及びスパッタリングターゲット機構 |
| CN109913771B (zh) * | 2019-04-02 | 2021-03-09 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种VAlTiCrSi高熵合金薄膜及其在海水环境下的应用 |
-
1995
- 1995-10-02 JP JP27831695A patent/JP3863932B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0995782A (ja) | 1997-04-08 |
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