JPH0726371A - スパッタリング用ターゲットおよび低屈折膜 - Google Patents

スパッタリング用ターゲットおよび低屈折膜

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JPH0726371A
JPH0726371A JP19420693A JP19420693A JPH0726371A JP H0726371 A JPH0726371 A JP H0726371A JP 19420693 A JP19420693 A JP 19420693A JP 19420693 A JP19420693 A JP 19420693A JP H0726371 A JPH0726371 A JP H0726371A
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JP
Japan
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target
film
sputtering
refractive index
low refractive
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JP19420693A
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English (en)
Inventor
Naoaki Taga
直昭 多賀
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】Siを主成分とし、Pを含むターゲットであっ
て、In、Zn、Sn、およびGaから選ばれる少なく
とも一種の金属のリン化物および/またはIn、Zn、
Sn、GaおよびPから選ばれる少なくとも一種を含む
スパッタリング用ターゲットおよび該ターゲットを用い
て成膜した低屈折率膜。 【効果】酸素雰囲気中でのスパッタでも高導電率を有
し、大面積にわたり高速で安定的に低屈折率の透明薄膜
を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低屈折率を有する酸化
物透明薄膜をスパッタリング法で形成する場合に用いる
ターゲット材およびこのターゲット材を用いて形成した
低屈折率膜に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、低屈折率を有する透明薄膜とし
て、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム等が知られてい
る。これらは、真空蒸着法や塗布法等で成膜できる。し
かし、これらの成膜法は、大面積の基板上への成膜は困
難であり、建築用ガラスや自動車用ガラス等の大面積の
成膜が必要なところには対応できなかった。
【0003】ところで、大面積の成膜には、直流スパッ
タリング法が最適であるが、低屈折率を有する透明薄膜
を提供する適当なターゲット材がなく、大面積の可能な
直流スパッタリング法を用いて、所望の薄膜を得ること
はできなかった。
【0004】例えば、二酸化ケイ素薄膜を直流スパッタ
リング法で成膜するには、PやBをドープした導電性を
有するSiターゲットを酸素を含む雰囲気で反応スパッタ
して、二酸化ケイ素薄膜を形成する方法が考えられる
が、Siターゲットは、スパッタ中に表面が酸化されて
導電性が低下し、スパッタを安定的に持続させることが
できなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のSi
ターゲットが有していた前述の欠点を解決するものであ
り、大面積成膜の可能な直流スパッタリング法で、二酸
化ケイ素を主成分とする低屈折率酸化物透明薄膜を形成
する場合に用いるターゲット材を供給することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、Siターゲッ
トのスパッタ中の表面酸化による低導電化の問題を解決
するためのスパッタリング用ターゲットを提供する。即
ち、Siを主成分とし、Pを含むターゲットであって、
In、Zn、Sn、およびGaからなる群から選ばれる
少なくとも一種の金属のリン化物および/またはIn、
Zn、Sn、GaおよびPからなる群から選ばれる少な
くとも一種を含むことを特徴とするスパッタリング用タ
ーゲットを提供する。
【0007】本発明のターゲットにおいては、Siが7
0〜99.99重量%に対して、In、Zn、Sn、お
よびGaからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属
のリン化物および/またはIn、Zn、Sn、Gaおよ
びPからなる群から選ばれる少なくとも一種を合計0.
01〜30重量%の割合で含むことが好ましく、特に
0.01〜10重量%とすることが、成膜した薄膜の屈
折率が1.5以下と非常に低いという理由から望まし
い。
【0008】本発明のターゲットを用いて、Arと酸素
の混合雰囲気中で1×10-3〜1×10-4Torr程度
の真空中でスパッタリングすると均一な膜を製膜でき
る。
【0009】本発明のターゲットは、高い導電性を持
ち、しかもスパッタ中にターゲットの表面酸化によって
も導電性の低下が非常に少ないため、直流スパッタリン
グ法を用いて成膜でき、大面積にわたり均一な膜を高速
で成膜できる。もちろん、本発明のターゲットは、高周
波(Rf)スパッタリング装置等を用いて同様の膜を製
膜できる。
【0010】本発明のターゲットは、例えば次のような
方法で作成できる。例えばSi−In−Pの場合、金属
ケイ素とリン化インジウム(InP)の混合粉末を高温
高圧プレスする、高圧プレスする、あるいは高圧プレス
した後焼成することにより、本発明のターゲットが形成
される。
【0011】この場合、粉末の粒径は0.05〜40μ
mが適当である。なお、前述のターゲットにFe、A
l、Mg、Ca、Y、Mn、Hを総計で3重量%以下含
んでもよく、Cは製膜中にCO2 となって消えてしまう
ので、Cを20重量%以下含んでいてもよい。
【0012】さらに、本発明のターゲットに不純物程度
のCu、V、Co、Rh、Ir等を混入しても同様の効
果を示す。しかし、透明薄膜の低屈折率化という点から
は、これらの混入物が少ないほうが望ましい。
【0013】
【作用】本発明の非酸化物ターゲットにおいて、ターゲ
ット中のIn、Zn、Sn、Gaなどは大部分ケイ素化
合物はつくらず、単独あるいはリン化物で存在し、Si
の粒界等に偏析することによってターゲットに導電性を
もたせて直流スパッタリングを可能にしている。
【0014】さらにこれらの金属は、酸素雰囲気中での
スパッタによって表面に存在しているうちの一部が酸化
するが、これらの酸化物は導電性を持つことが知られて
おり、表面酸化による導電性の低下を抑制するように働
くと考えられる。
【0015】一方、Pは前述のIn、Zn、Sn、Ga
とリン化物を生成するほか、Siのなかに固溶してSi
に電気電導性を付与しており、ターゲット全体の導電性
をさらに高めている。これらの相乗効果によって本発明
のスパッタターゲットは、直流スパッタに適した高導電
性を有し、アーキングを起こりにくくしていると考えら
れる。
【0016】
【実施例】
実施例1 高純度(99.99%)のSi粉末と高純度(99.9
99%)のInP粉末をSi:In:P=99.2:
0.4:0.4の組成比になるように混合し、ホットプ
レス法で1300℃、100kg/cm2 の条件で焼
成、成形したものをターゲットとして、マグネトロン直
流スパッタ装置の陰極上にセットする。研磨などの方法
で3mm厚のソーダライムガラス基板を十分に洗浄した
後、真空チャンバー内に入れ、クライオポンプで1×1
-6Torr以下まで排気する。
【0017】次にArとO2 の混合ガス(Ar:O2
70:30)を真空チャンバーに導入し、その圧力が
5.0×10-3Torrになるように調整する。この状
態でターゲットに3W/cm2 のパワーを印加し、10
分間プレスパッタした後、スパッタを行い酸化膜を約1
000Å成膜した。
【0018】実施例2 ターゲットとしてSi:In:P=98:1:1の組成
比になるように混合しホットプレスによって焼結成形し
たターゲットを用いた他は、実施例1と同様に成膜し
た。
【0019】実施例3 ターゲットとしてSi:Zn:P=98:1:1の組成
比になるようにSiとZn32 とZnP2 の粉末を混
合しホットプレスによって焼結成形したターゲットを用
いた他は、実施例1と同様に成膜した。
【0020】実施例4 ターゲットとしてSi:Sn:P=98:1:1の組成
比になるようにSiとSnPの粉末を混合しホットプレ
スによって焼結成形したターゲットを用いた他は、実施
例1と同様に成膜した。
【0021】実施例5 ターゲットとしてSi:Ga:P=98:1:1の組成
比になるようにSiとGaPの粉末を混合しホットプレ
スによって焼結成形したターゲットを用いた他は、実施
例1と同様に成膜した。
【0022】比較例1〜5 ターゲットとしてそれぞれZrメタル、Tiメタル、T
aメタル、Snメタル、Si単結晶(N型、0.1Ω・
cm)のターゲットを用いた他は、実施例1と同様に成
膜した。
【0023】比較例6 ターゲットとしてSi:In:P=60:30:10の
組成比になるようにSiとInとInPの粉末を混合し
ホットプレスによって焼結成形したターゲットを用いた
他は、実施例1と同様に成膜した。
【0024】表1に本発明の各種非酸化物ターゲットを
用いてArとO2 の混合雰囲気(O2 30%)で反応性
直流スパッタリングを行って成膜した膜の性質と成膜性
を示す。表1には、参考のために他のターゲットを用い
て反応性直流スパッタリングによって成膜した比較例を
あわせて示す。各種ターゲットを用いて成膜した膜は、
そのターゲット中のSiに対するIn等の構成物質の組
成比が膜中でもほぼ保たれていた。
【0025】表1には、成膜時のアーキング(スパー
ク)の起こりやすさを耐アーキング特性として表示し
た。即ち、ターゲット投入電力を2.2W/cm2
し、Arに対する酸素の比を30%で成膜し、30分経
過してもスパークがまったく起きなかった場合を◎、3
0分経過によって微少なスパークが観察された場合を
○、30分以内に激しいスパークが生じた場合を△、5
分以内に激しいスパークが生じ、成膜不能になった場合
を×として表示した。
【0026】フロート法によるソーダライムガラス板を
基板として膜厚1000Åを成膜して、評価用サンプル
とした。膜厚は成膜時にマスクにより作った段差をタリ
ステップ法で測定して求めた。
【0027】表1に示すように、本発明のターゲットを
用いて成膜した酸化物膜の屈折率は、1.46〜1.4
9と比較例1〜4に示すようなターゲットを用いた酸化
物膜に比べ非常に小さく、いずれも1.5以下であり、
SiO2 膜とほとんど同じ屈折率を有していた。
【0028】しかも本発明のターゲットを用いて成膜し
た場合、耐アーキング性はSiターゲットを用いた場合
(比較例5)と比較すると格段に改善され、非常に成膜
しやすかった。また比較例6に示したように、Siが7
0〜99.99重量%に対して、In、Zn、Sn、お
よびGaからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属
のリン化物および/またはIn、Zn、Sn、Gaおよ
びPからなる群から選ばれる少なくとも一種の合計が
0.01〜30重量%という範囲からはずれた場合、ア
ーキング特性は改善されることはあっても、膜の屈折率
が高くなってしまうことが判明した。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】本発明のターゲットを用いることによ
り、低屈折率の透明薄膜を得ることができる。また、本
発明のターゲットは、酸素雰囲気中でのスパッタでも高
導電率を有し、大面積にわたり高速で安定的に低屈折率
の透明薄膜を提供できる。
【0031】さらに、従来はPをドープしたSiターゲ
ットに他のメタル元素を同時に均一に添加したターゲッ
トの作製は非常に困難であったが、InP等のリン化物
をSi粉末と混合して焼結することなどによって、P以
外のIn、Zn、Sn、Gaを任意にドープした組成の
ターゲットを容易に得ることができる。
【0032】また、本発明の低屈折率透明膜と高屈折率
の酸化物透明膜との組み合わせにより、薄膜の光学設計
を容易にすることができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Siを主成分とし、Pを含むターゲットで
    あって、In、Zn、Sn、およびGaからなる群から
    選ばれる少なくとも一種の金属のリン化物および/また
    はIn、Zn、Sn、GaおよびPからなる群から選ば
    れる少なくとも一種を含むことを特徴とするスパッタリ
    ング用ターゲット。
  2. 【請求項2】前記ターゲットにおいて、Siが70〜9
    9.99重量%に対して、In、Zn、Sn、およびG
    aからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属のリン
    化物および/またはIn、Zn、Sn、GaおよびPか
    らなる群から選ばれる少なくとも一種を合計0.01〜
    30重量%の割合で含むことを特徴とする請求項1のス
    パッタリング用ターゲット。
  3. 【請求項3】請求項1または2のスパッタリング用ター
    ゲットを用いて、酸素を含む雰囲気中で直流スパッタリ
    ング法によって二酸化ケイ素を主成分とする低屈折率膜
    を形成することを特徴とする低屈折率膜の形成方法。
  4. 【請求項4】二酸化ケイ素を主成分とする低屈折率膜で
    あって、膜中の金属元素の比において、Siが70〜9
    9.99重量%に対して、In、Zn、Sn、およびG
    aからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属のリン
    化物および/またはIn、Zn、Sn、GaおよびPか
    らなる群から選ばれる少なくとも一種を合計0.01〜
    30重量%の割合で含むことを特徴とする低屈折率膜。
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