KR20190096983A

KR20190096983A - 실리콘 타깃재

Info

Publication number: KR20190096983A
Application number: KR1020197015440A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 가나이; 고지 츠즈키하시; 노조미 고니시; 마사히로 하기와라; 마사타카 가츠미; 가즈히토 고바야시
Original assignee: 미쓰비시마테리알덴시카세이가부시키가이샤; 다이도 스틸 코오퍼레이션 리미티드
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2017-10-03
Publication date: 2019-08-20
Also published as: CN110291222B; KR102349236B1; TW201829813A; TWI737839B; JP2018104745A; WO2018123183A1; CN110291222A; JP6764335B2

Abstract

장방형 판상의 타깃재 (10) 의 표면에는, 설계 상 스퍼터링되지 않는 가상 영역으로서, 타깃재 (10) 의 폭 방향의 중앙에 길이 방향으로 연장되는 홈부 (13) 가 형성된다. 홈부 (13) 의 폭 (W₂) 은, 타깃재 (10) 표면의 폭 (W₁) 을 100 ％ 로 할 때 20 ∼ 40 ％ 이다. 또, 홈부 (13) 의 코너부 (14) 는 만곡면으로 형성되고, 이 코너부 (14) 의 초입의 곡률 반경은 1.0 ㎜ 이상인 것이 바람직하다.

Description

실리콘 타깃재

본 발명은, 스퍼터링에 의해 SiO₂ 막 등의 박막을 형성하기 위한 실리콘 타깃재에 관한 것이다. 또한, 본 국제출원은, 2016년 12월 26일에 출원한 일본 특허출원 제250555호 (일본 특허출원 2016-250555호) 에 기초하는 우선권을 주장하는 것이고, 일본 특허출원 2016-250555호의 전체 내용을 본 국제출원에 원용한다.

종래, 플라즈마화한 양이온을 타깃재에 맞혀, 튀어오른 원자나 분자를 기판에 부착시키는 스퍼터링법이 알려져 있다. 이 스퍼터링법에서는, CVD (Chemical Vapor Deposition) 법, 진공 증착법, 이온 플레이팅법 등에 비하여, 면적이 넓은 기판 전체를 단시간에 균일하게 박막을 형성할 수 있다는 이점이 있다. 구체적으로는, 상기 스퍼터링법에서는, 타깃에 대향하여 웨이퍼 등의 기판을 배치하고, 타깃 표면을 하전 입자에 의해 충격하여 타깃 성분을 떨어져 나오게 하여, 이것을 기판 표면에 부착시켜 박막을 형성한다.

그러나, 타깃재 표면은 하전 입자의 빔이 조사되는 이로전부와, 빔이 조사되지 않는 비이로전부가 존재하고, 이로전부는 상기 빔의 조사에 의해 점차 침식되지만, 비이로전부는 침식되지 않고 남는다. 이 때문에, 스퍼터링법에 의해 방출된 타깃 성분은, 기판 표면 외에 기판 주위나 비이로전부에도 부착되고, 스퍼터링의 진행에 수반하여 퇴적된다. 이 결과, 타깃 표면의 비이로전부에 퇴적된 박막에 의해 이상 방전이 발생하고, 퇴적된 박막이 박리되어 파티클을 발생시켜, 이것이 기판 표면에 재부착되면 국소적인 불량 원인이 되는 문제점이 있었다.

이 점을 해소하기 위해서, 타깃재 표면의 이로전부 사이에 끼워진 비이로전부가 홈상으로 형성된 실리콘 타깃재가 개시되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 실리콘 타깃재에서는, 비이로전부의 홈의 깊이가 1 ㎜ 이상으로 타깃재 두께의 5 ％ ∼ 50 ％ 이다. 또, 비이로전부의 홈의 양단 코너부가 만곡면으로 형성되고, 그 바닥부 코너부의 만곡면의 곡률이 0.5 ㎜ 이상이다.

이와 같이 구성된 실리콘 타깃재에서는, 타깃재 표면의 이로전부 사이에 끼워진 비이로전부가, 인접하는 이로전부보다 깊게 형성되고, 또한 비이로전부 전체가 홈상으로 형성되어 있고, 비이로전부의 홈의 바닥부는 이로전부 표면보다 후퇴한 위치에 있으므로, 이로전부로부터 떨어져 나온 타깃 성분 입자가 비이로전부 표면에 잘 부착되지 않게 되어, 비이로전부 표면에 박막이 형성되기 어려워진다. 이 결과, 스퍼터링시에 있어서의 이상 방전 및 파티클의 발생이 대폭 저감되므로, 기판 표면에 고품질의 박막을 형성할 수 있다. 또, 비이로전부의 홈의 깊이를 1 ㎜ 이상으로 타깃재 두께의 5 ％ ∼ 50 ％ 로 형성하고, 이 홈의 바닥부 코너부의 곡률을 0.5 ㎜ 이상으로 형성하였으므로, 이상 방전 및 파티클의 발생을 효과적으로 억제할 수 있게 되어 있다.

일본 특허공보 제4821999호 (청구항 1, 단락 [0008], [0009], 도 1, 도 2)

그러나, 상기 종래의 특허문헌 1 에 나타내어진 실리콘 타깃재에서는, 비이로전부의 홈 폭이 타깃재의 폭 100 ㎜ 에 대해 15 ㎜ (15 ％) 로 좁기 때문에, 즉 설계 상 스퍼터링되지 않는 가상 영역의 홈의 폭이 실제로 스퍼터링되지 않는 비이로전부의 폭보다 좁아지기 때문에, 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 하는 시간이 길어져, 생산 안정성이 저하되는 문제가 있었다. 또, 상기 종래의 특허문헌 1 에 나타내어진 실리콘 타깃재에서는, 비이로전부의 바닥부 코너부의 곡률 반경이 0.5 ㎜ 이상이지만, 코너부의 초입의 곡률 반경이 규정되어 있지 않아, 이 코너부의 초입의 곡률 반경이 예리하면, 이 부분이 기점이 되어 이상 방전이 발생하여, 타깃재 표면에 퇴적물이 퇴적되는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은, 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 하는 시간을 단축할 수 있고, 이로써 박막 형성 기재의 생산 안정성을 향상시킬 수 있는, 실리콘 타깃재를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 스퍼터링시에 있어서의 이상 방전을 억제할 수 있고, 이로써 타깃재 표면으로의 퇴적물의 퇴적의 억제를 향상시킬 수 있는, 실리콘 타깃재를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제 1 관점은, 장방형 판상의 타깃재의 표면에 설계 상 스퍼터링되지 않는 가상 영역으로서, 타깃재의 폭 방향의 중앙에 길이 방향으로 연장되는 홈부가 형성된 실리콘 타깃재로서, 홈부의 폭 (W₂) 이 타깃재 표면의 폭 (W₁) 을 100 ％ 로 할 때 20 ∼ 40 ％ 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 관점은, 제 1 관점에 기초하는 발명으로서, 추가로 홈부의 코너부가 만곡면으로 형성되고, 코너부의 초입의 곡률 반경 (R₁) 이 1.0 ㎜ 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3 관점은, 제 1 관점에 기초하는 발명으로서, 추가로 타깃재가 그 길이 방향으로 분할된 복수의 타깃 소편을 1 열로 배치하여 구성되고, 이 홈부가 상기 1 열로 배치된 복수의 타깃 소편에 걸쳐 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 1 관점의 실리콘 타깃재에서는, 홈부의 폭 (W₂) 이 타깃재 표면의 폭 (W₁) 을 100 ％ 로 할 때 20 ∼ 40 ％ 이므로, 자력선의 발생에 기여하는 스퍼터링 장치의 마그넷의 배치로부터, 설계 상 스퍼터링되지 않는 가상 영역과 홈부의 폭이 일치하기 쉬워져, 퇴적물이 타깃재 표면에 잘 퇴적되지 않는다. 이 결과, 상기 퇴적물에서 기인하는 이상 방전을 억제할 수 있으므로, 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 하는 시간을 단축할 수 있어, 스퍼터링에 의한 박막 형성 기재의 생산 안정성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 2 관점의 실리콘 타깃재에서는, 홈부의 코너부를 만곡면으로 형성하고, 코너부의 초입의 곡률 반경 (R₁) 이 1.0 ㎜ 이상이므로, 상기 코너부의 초입이 예리하지 않아, 이상 방전의 기점이 되기 어려워져, 이상 방전을 억제할 수 있다. 이 결과, 상기 타깃재를 사용하여 스퍼터링에 의해 기재 상에 균일하게 안정적으로 박막을 형성할 수 있으므로, 박막 형성 기재의 생산성을 향상시킬 수 있음과 함께, 실리콘 타깃재 표면에 퇴적물이 잘 퇴적되지 않기 때문에, 실리콘 타깃재의 수명을 늘릴 수 있다.

본 발명의 제 3 관점의 실리콘 타깃재에서는, 복수의 타깃 소편을 1 열로 배치하여 실리콘 타깃재를 구성하고, 홈부를 상기 1 열로 배치된 복수의 타깃 소편에 걸쳐 형성하였으므로, 대형의 디스플레이의 액정 화면이나 대형의 태양 전지 등의 박막을 스퍼터링법으로 제조하는 경우에 바람직하다.

도 1 은 본 발명 제 1 실시형태의 실리콘 타깃재를 나타내는 도 3 의 A-A 선 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 B 부 확대 단면도이다.
도 3 은 그 실리콘 타깃재의 평면도이다.
도 4 는 도 3 의 C-C 선 단면도이다.
도 5 는 도 4 의 D 부 확대 단면도이다.
도 6 은 도 4 의 E 부 확대 단면도이다.
도 7 은 그 실리콘 타깃재를 사용하여 스퍼터링을 실시하고 있는 상태를 나타내는 모식도이다.
도 8 은 본 발명 제 2 실시형태의 실리콘 타깃재의 제조 순서를 나타내는 도면이다.
도 9 는 도 8(c) 의 F-F 선 단면도이다.
도 10 은 본 발명 실시예 1 의 실리콘 타깃재를 나타내는 도 1 에 대응하는 단면도이다.
도 11 은 도 10 의 G 부 확대 단면도이다.
도 12 는 도 10 의 H 부 확대 단면도이다.

다음으로 본 발명을 실시하기 위한 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

＜제 1 실시형태＞

도 1 ∼ 도 4 에 나타내는 바와 같이, 실리콘 타깃재 (10) 는, 그 표면이, 스퍼터링시에 실제로 스퍼터링되는 이로전부 (11) 와, 이 이로전부 (11) 사이에 끼워져 스퍼터링시에 실제로 스퍼터링되지 않는 비이로전부 (12) 를 갖는다. 상기 타깃재 (10) 는, 이 실시형태에서는, 실리콘을 깎아냄으로써, 1 장의 가로로 긴 장방형 판상으로 형성된다. 실리콘으로는 다결정 실리콘이나 단결정 실리콘 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 또, 비이로전부 (12) 는 타깃재 (10) 의 폭 방향의 중앙에 길이 방향으로 연장되는 대략 가로로 긴 사각 형상으로 침식되지 않고 남아, 그 주위에 이로전부 (11) 가 타깃재 (10) 의 길이 방향으로 연장되는 가로로 긴 도너츠상으로 침식되어 움푹 패인다. 또, 타깃재 (10) 의 표면에는, 설계 상 비이로전부 (12) 와 일치하도록 홈부 (13) 가 형성된다. 즉, 타깃재의 표면에는, 설계 상 스퍼터링되지 않는 가상 영역으로서, 타깃재 (10) 의 폭 방향의 중앙에 길이 방향으로 연장되는 홈부 (13) 가 형성된다. 또한, 도 1, 도 3 및 도 4 중의 부호 15 는, 타깃재 (10) 표면 중 이로전부 (11) 의 외주 가장자리를 따라 대략 장방형 프레임상으로 형성되고, 또한 이로전부 (11) 의 외주 가장자리로부터 떨어짐에 따라 점차 내려가는 4 개의 경사면으로 이루어지고, 스퍼터링시에 스퍼터링되지 않는 모따기부이다. 즉, 이들의 모따기부 (15) 중, 타깃재 (10) 의 폭 방향의 양측에 길이 방향으로 연장되어 형성된 모따기부 (15) 에 있어서, 타깃재 (10) 의 횡단면에 있어서의 수평선에 대한 각도는 10 ∼ 70 도의 범위 내이고, 그 경사 길이는 5 ㎜ 이상인 것이 바람직하다 (도 1 및 도 3). 또, 이들의 모따기부 (15) 중, 타깃재 (10) 의 길이 방향의 양측에 폭 방향으로 연장되어 형성된 모따기부 (15) 는, 타깃재 (10) 의 폭 방향의 양측에 길이 방향으로 연장되어 형성된 모따기부 (15) 와 마찬가지로 형성되는 것이 바람직하다 (도 3 및 도 4). 단, 타깃재 (10) 의 길이 방향의 양측에 폭 방향으로 연장되어 형성된 모따기부 (15) 는, 스퍼터링 장치나 스퍼터링 조건 등에 따라서는 형성하지 않아도 된다. 또, 타깃재 (10) 의 표면은, 스퍼터링 장치의 구조 상의 이유로부터, 이로전부 (11) 와 비이로전부 (12) 와 모따기부 (15) 로 필연적으로 구획된다. 단, 실제로 스퍼터링되지 않는 비이로전부 (12) 는, 스퍼터링시의 전력이나 가스의 압력 등의 조건에 따라 이로전부의 영역이 상이하기 때문에, 설계 상 스퍼터링되지 않는 가상 영역의 홈부 (13) 에 항상 일치한다고는 할 수 없다. 또한, 스퍼터링으로는, 마그넷을 사용하여 자장 중에 전자를 둘러쌈으로써 짙은 플라즈마 영역을 만들고, Ar 양이온이 타깃재에 충돌하는 확률을 높게 할 수 있는 마그네트론 스퍼터링을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 홈부 (13) 의 폭 (W₂) 은, 타깃재 (10) 표면의 폭 (W₁) 을 100 ％ 로 할 때 20 ∼ 40 ％ 이고, 바람직하게는 25 ∼ 35 ％ 이다. 또, 홈부 (13) 의 코너부 (14) 는 만곡면으로 형성되는 것이 바람직하다 (도 1 및 도 2). 이 코너부 (14) 의 초입의 곡률 반경을 R₁ 로 할 때, R₁ 은 1.0 ㎜ 이상인 것이 바람직하고, 1.5 ∼ 3 ㎜ 인 것이 더욱 바람직하다 (도 2). 여기서, 홈부 (13) 의 폭 (W₂) 을 타깃재 (10) 표면의 폭 (W₁) 의 20 ∼ 40 ％ 의 범위 내로 한정한 것은, 20 ％ 미만에서는 설계 상 스퍼터링되지 않는 가상 영역의 홈부 (13) 의 폭이 실제로 스퍼터링되지 않는 비이로전부 (12) 의 폭보다 좁아져, 이로써 홈부와 이로전부 사이에 남은 비이로전부에 퇴적된 퇴적물에서 기인하는 이상 방전이 발생하여, 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 하는 시간을 단축할 수 없고, 40 ％ 를 초과하면 실제로 스퍼터링되는 이로전부 (11) 와 설계 상 스퍼터링되지 않는 가상 영역의 홈부 (13) 가 일부 중복되어 홈부 (13) 도 스퍼터링되어 타깃재 (10) 의 수명이 짧아지기 때문이다. 또, 홈부 (13) 의 코너부 (14) 의 초입의 곡률 반경 (R₁) 으로서 바람직한 범위를 1.0 ㎜ 이상으로 한정한 것은, 1.0 ㎜ 미만에서는 코너부 (14) 의 초입이 예리해져 이곳을 기점으로 하여 이상 방전이 발생하기 쉬워지기 때문이다. 또한, 상기 곡률 반경 (R₁) 은, 타깃재 (10) 의 횡단면에 있어서의 곡률 반경 (R₁) (도 2) 과 타깃재 (10) 의 종단면에 있어서의 곡률 반경 (R₁) (도 5 및 도 6) 으로 이루어지고, 이들의 곡률 반경 (R₁) 은 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 또, 홈부 (13) 의 길이 방향의 양 단부는 평면에서 보아 대략 채널상 (대략 홈형강상) 으로 형성된다 (도 3). 단, 홈부 (13) 의 길이 방향의 양 단부를 평면에서 보아 원호상으로 형성해도 된다.

홈부 (13) 의 코너부 (14) 의 안쪽부의 곡률 반경을 R₂ 로 할 때, R₂ 는 3 ㎜ 이상인 것이 바람직하고, 3 ∼ 9 ㎜ 인 것이 더욱 바람직하다 (도 2). 또, 타깃재 (10) 의 횡단면에 있어서, 상기 코너부 (14) 의 안쪽부의 곡률 반경 (R₂) 의 곡면과, 홈부 (13) 의 바닥벽 상면 (평면) 을 완만하게 연결하는 곡면의 곡률 반경을 R₃ 으로 할 때, R₃ 은 10 ㎜ 이상인 것이 바람직하지만 (도 2), 코너부 (14) 의 초입의 곡률 반경 (R₁) 과 코너부 (14) 의 안쪽부의 곡률 반경 (R₂) 의 조합에 따라서는, 곡률 반경 (R₃) 의 곡면은 없어도 된다. 즉, 곡률 반경 (R₂) 의 곡면을 홈부 (13) 의 바닥벽 상면 (평면) 에 직접 완만하게 연결해도 된다. 여기서, 상기 곡률 반경 (R₂) 으로서 바람직한 범위를 3 ㎜ 이상으로 한정한 것은, 3 ㎜ 미만에서는 코너부 (14) 의 경사가 급해지기 때문에 응력이 집중되어 균열되기 쉬워지기 때문이다. 또, 상기 곡률 반경 (R₃) 으로서 바람직한 범위를 10 ㎜ 이상으로 한정한 것은, 10 ㎜ 미만에서는 상기 곡률 반경 (R₂) 과의 관계로 단차를 발생시켜, 그 부분에 퇴적물이 퇴적되기 쉬워져 균열의 원인이 되기 때문이다. 또한, 상기 곡률 반경 (R₂) 은, 타깃재 (10) 의 횡단면에 있어서의 곡률 반경 (R₂) (도 2) 과, 타깃재 (10) 의 종단면에 있어서의 곡률 반경 (R₂) (도 5 및 도 6) 으로 이루어지고, 이들의 곡률 반경 (R₂) 은 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 또, 상기 곡률 반경 (R₃) 은, 타깃재 (10) 의 횡단면에 있어서의 곡률 반경 (R₃) (도 2) 과, 타깃재 (10) 의 종단면에 있어서의 곡률 반경 (R₃) (도 5 및 도 6) 으로 이루어지고, 이들의 곡률 반경 (R₃) 은 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 실리콘 타깃재 (10) 를 스퍼터링 장치 (성막 장치) 에 장착하여 스퍼터링을 실시하는 방법을 도 7 에 기초하여 설명한다. 먼저, 타깃재 (10) 의 이면을, 인듐이나 인듐 합금 등으로 형성된 본딩재 (도시 생략) 를 개재하여, 구리제의 배킹 플레이트 (16) 에 적층하여 적층체를 제조한다. 이 상태에서 적층체를 200 ℃ 정도로 가열함으로써, 타깃재 (10) 를 배킹 플레이트 (16) 에 본딩재를 개재하여 접착시킨다. 다음으로, 이 배킹 플레이트 (16) 에 접착된 타깃재 (10) 의 표면을, 기재 (17) 의 표면에 소정의 간격을 두고 대향시킨다. 그리고, 성막 장치 내를 충분히 배기한 후, 소정의 Ar 가스를 도입하고, 타깃재에 스퍼터링 전력을 인가하면, Ar 가스가 고온 플라즈마화되어, Ar 양이온과 전자로 분리된다. 상기 Ar 양이온 (플러스로 대전) 이, 마이너스로 대전되어 있는 타깃재 (10) 에 격렬하게 충돌한다. 이 때 Ar 양이온이 닿은 부분의 타깃재 (10) 를 구성하는 원소 (Si) 가 떨어져 나와, 기재 (17) 표면에 부착된다. 또한, 스퍼터링할 때에, 예를 들어, Ar 가스와 함께 O₂ 가스를 도입하고, 이 O₂ 가스를 타깃재 (10) 를 구성하는 Si 와 반응시킴으로써 반응성 스퍼터링이 실현되고, 기재 (17) 표면에 SiO₂ 막 (도시 생략) 을 형성할 수 있다.

이와 같이 구성된 실리콘 타깃재 (10) 에서는, 홈부 (13) 의 폭 (W₂) (도 1 및 도 2) 이 타깃재 (10) 표면의 폭 (W₁) (도 1) 을 100 ％ 로 할 때 20 ∼ 40 ％ 이므로, 자력선의 발생에 기여하는 스퍼터링 장치의 마그넷의 배치로부터, 설계 상 스퍼터링되지 않는 가상 영역과 홈부 (13) 의 폭이 일치되기 쉬워져, 퇴적물이 타깃재 (10) 상에 잘 퇴적되지 않는다. 이 결과, 상기 퇴적물에서 기인하는 이상 방전을 억제할 수 있으므로, 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 하는 시간을 단축할 수 있어, 스퍼터링에 의한 박막 형성 기재의 생산 안정성을 향상시킬 수 있다. 또, 홈부 (13) 의 코너부 (14) 의 초입의 곡률 반경 (R₁) 이 1.0 ㎜ 이상이므로 (도 2), 상기 코너부 (14) 의 초입이 예리하지 않아, 이상 방전의 기점이 되기 어려워져, 이상 방전을 억제할 수 있다. 이 결과, 상기 타깃재 (10) 를 사용하여 스퍼터링에 의해 기재 상에 균일하게 안정적으로 박막을 형성할 수 있으므로, 박막 형성 기재의 생산성을 향상시킬 수 있음과 함께, 타깃재 (10) 표면에 퇴적물이 잘 퇴적되지 않기 때문에, 타깃재 (10) 의 수명을 늘릴 수 있다.

＜제 2 실시형태＞

도 8 및 도 9 는 본 발명의 제 2 실시형태를 나타낸다. 이 실시형태에서는, 실리콘 타깃재 (50) 가, 그 길이 방향으로 분할된 복수의 타깃 소편 (51 ∼ 54) 을 1 열로 배치하여 구성되고, 상기 1 열로 배치된 복수의 타깃 소편 (51 ∼ 54) 에 걸쳐 홈부 (55) 가 형성된다. 구체적으로는, 타깃재 (50) 가, 가로로 긴 장방형 판상의 타깃 소편 (51 ∼ 54) 을 4 장 길이 방향으로 간극을 두고 일렬로 나열함으로써 형성된다. 즉, 4 장의 타깃 소편 (51 ∼ 54) 을 일렬로 간극을 두고 나열함으로써 1 장의 타깃재 (50) 로 간주된다. 또, 스퍼터링시에 실제로 스퍼터링되는 이로전부 (56) 는, 상기 1 장으로 간주된 타깃재 (50) 의 표면에, 1 개의 가로로 긴 도너츠상으로 침식되어 움푹 패인다. 또, 스퍼터링시에 실제로 스퍼터링되지 않는 비이로전부 (57) 는, 상기 1 장으로 간주된 타깃재 (50) 의 표면 중 이로전부 (56) 의 내측에 위치하도록 대략 가로로 긴 사각 형상으로 침식되지 않고 남는다. 또한, 상기 홈부 (55) 는, 스퍼터링 전의 이로전부 (56) 의 평면보다 움푹 패인 4 개의 오목홈 부분 (55a ∼ 55d) 에 의해 형성된다. 또한, 도 8 및 도 9 중의 부호 58 은, 1 장으로 간주된 타깃재 (50) 표면 중 이로전부 (56) 의 폭 방향의 양측에 길이 방향으로 연장되어 형성되고, 또한 이로전부 (56) 의 외주 가장자리로부터 떨어짐에 따라 점차 내려가는 2 개의 경사면으로 이루어지고, 스퍼터링시에 스퍼터링되지 않는 모따기부이다. 이들의 모따기부 (58) 에 있어서, 타깃재 (50) 의 횡단면에 있어서의 수평선에 대한 각도는 10 ∼ 70 도의 범위 내이고, 그 경사 길이는 5 ㎜ 이상인 것이 바람직하다. 또, 상기 모따기부는, 1 장으로 간주된 타깃재 (50) 표면 중 이로전부 (56) 의 길이 방향의 양측에 폭 방향으로 연장되어 형성된 면에는 형성되어 있지 않다 (도 8 및 도 9). 단, 이들의 면에도, 상기 모따기부 (58) 와 동일한 모따기부를 형성해도 된다. 또한, 4 장의 타깃 소편 (51 ∼ 54) 을 일렬로 나열할 때 간극 (59) 을 둔 것은, 각 타깃 소편 (51 ∼ 54) 의 열 팽창을 고려한 것이다.

한편, 1 장으로 간주된 타깃재 (50) 의 홈부 (55) 의 폭 (W₂) 은, 1 장으로 간주된 타깃재 (50) 표면의 폭 (W₁) 을 100 ％ 로 할 때 20 ∼ 40 ％ 이고, 바람직하게는 25 ∼ 35 ％ 이다. 또, 홈부 (55) 의 코너부는 만곡면으로 형성되는 것이 바람직하다. 이 코너부의 초입의 곡률 반경을 R₁ 로 할 때, R₁ 은 1.0 ㎜ 이상인 것이 바람직하고, 1.5 ∼ 3 ㎜ 인 것이 더욱 바람직하다. 또, 코너부의 안쪽부의 곡률 반경을 R₂ 로 할 때, R₂ 는 3 ㎜ 이상인 것이 바람직하고, 3 ∼ 9 ㎜ 인 것이 더욱 바람직하다. 또, 타깃재 (50) 의 횡단면에 있어서의 홈부 (55) 의 바닥벽 상면의 곡률 반경을 R₃ 으로 할 때, R₃ 은 10 ㎜ 이상인 것이 바람직하지만, 코너부의 초입의 곡률 반경 (R₁) 과 코너부의 안쪽부의 곡률 반경 (R₂) 의 조합에 따라서는, 곡률 반경 (R₃) 의 곡면은 없어도 된다. 즉, 곡률 반경 (R₂) 의 곡면을 홈부 (55) 의 바닥벽 상면 (평면) 에 직접 완만하게 연결해도 된다. 이들의 수치 범위의 한정 이유는, 제 1 실시형태의 수치 범위의 한정 이유와 동일하기 때문에, 반복적인 설명을 생략한다. 또한, 홈부 (55) 의 길이 방향의 양 단면의 형상, 즉 4 개의 오목홈 부분 (55a ∼ 55d) 중 오목홈 부분 (55a, 55d) 의 단부는, 평면에서 보아 원호상으로 형성된다 (도 8). 단, 오목홈 부분 (55a, 55d) 의 단부를 평면에서 보아 대략 채널상 (대략 홈형강상) 으로 형성해도 된다. 상기 이외에는 제 1 실시형태와 동일하게 구성된다.

이와 같이 구성된 타깃재 (50) 를 제조하려면, 먼저 사각 기둥상의 다결정 실리콘 또는 원기둥상의 단결정 실리콘으로부터 정방형 판상의 실리콘을 잘라낸다. 이어서 이 정방형 판상의 실리콘으로부터 복수 장의 단책상 (短冊狀) 의 타깃 소편을 잘라낸다. 이 실시형태에서는, 정방형 판상의 실리콘 (61) 으로부터 4 장의 단책상의 타깃 소편 (51 ∼ 54) 을 잘라낸다 (도 8(a)). 다음으로, 이들의 타깃 소편 (51 ∼ 54) 의 표면에 홈부 (55) 및 모따기부 (58) 를 형성한다 (도 8(b)). 또한, 이들 4 장의 타깃 소편 (51 ∼ 54) 을 배킹 플레이트 (62) 에 간극 (59) 을 두고 일렬로 나열하여 본딩재에 의해 접착시킨다 (도 8(c) 및 도 9). 상기 이외에는 제 1 실시형태와 동일하게 구성된다.

이와 같이 구성된 실리콘 타깃재 (50) 에서는, 4 장의 타깃 소편 (51 ∼ 54) 을 일렬로 나열하여 1 장의 타깃재 (50) 를 구성하였으므로, 대형의 디스플레이의 액정 화면이나 대형의 태양 전지 등의 박막을 스퍼터링법으로 제조하는 경우에 바람직하다. 상기 이외의 작용 및 효과는, 제 1 실시형태의 작용 및 효과와 대략 동일하기 때문에, 반복적인 설명을 생략한다.

실시예

다음으로 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 상세하게 설명한다.

＜실시예 1＞

도 10 ∼ 도 12 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 다결정 실리콘을 깎아냄으로써, 판 길이, 판 폭 및 판 두께가 각각 800 ㎜, 100 ㎜ 및 5 ㎜ 인 장방형 판상의 실리콘 타깃재 (110) 를 제조하였다. 다음으로, 이 타깃재 (110) 에, 홈부 (113) (설계 상, 홈부 (113) 는 비이로전부 (112) 와 일치하도록 형성된다) 및 모따기부 (115) 를 기계 가공에 의해 형성하였다. 구체적으로는, 장방형 판상의 타깃재 (110) 의 표면에, 설계 상 스퍼터링되지 않는 가상 영역으로서, 타깃재 (110) 의 폭 방향의 중앙에 길이 방향으로 연장되는 홈부 (113) 를 형성하고, 모따기부 (115) 를 타깃재 (110) 의 외주 가장자리를 따라 대략 사각 프레임상으로 형성하고 또한 타깃재 (110) 의 표면으로부터 떨어짐에 따라 점차 내려가는 경사면상 (경사 각도 : 45 도) 으로 형성하였다. 이 때, 홈부 (113) 의 폭 (홈 폭) (W₂) 을 27 ㎜ 로 하였으므로, 홈부 (113) 의 폭 (홈 폭) (W₂) 은 타깃재 (110) 의 폭 (판 폭 : 100 ㎜) (W₁) 에 대해 27 ％ 가 되었다. 즉, 판 폭 (W₁) 에 대한 홈 폭 (W₂) 의 비율 (홈 폭 비율) 은 27 ％ 가 되었다. 또한, 홈부 (113) 의 코너부 (114) 를 만곡면으로 형성하였다 (도 10 ∼ 도 12). 이 때, 코너부 (114) 의 초입의 곡률 반경 (R₁) 을 1.5 ㎜ 로 형성하고, 코너부 (114) 의 안쪽부의 곡률 반경 (R₂) 을 4.0 ㎜ 로 형성하고, 타깃재 (110) 의 횡단면에 있어서의 곡률 반경 (R₂) 의 곡면과 홈부 (113) 의 바닥벽 상면 (평면) 을 완만하게 연결하는 곡면의 곡률 반경 (R₃) 을 12.0 ㎜ 로 형성하였다 (도 11 및 도 12). 이 타깃재 (110) 를 실시예 1 로 하였다. 또한, 홈부 (113) 의 깊이 (홈 깊이) 를 2.5 ㎜ 로 형성하였으므로, 타깃재 (110) 의 두께 (판 두께) 에 대한 홈부 (113) 의 깊이의 비율 (홈 깊이 비율) 은 50 ％ 가 되었다.

＜실시예 2 ∼ 22 및 비교예 1 ∼ 5＞

실시예 2 ∼ 22 및 비교예 1 ∼ 5 의 타깃재는, 각 부 치수가 표 1 및 표 2 에 나타내는 수치가 되도록 형성하였다. 또한, 표 1 에 나타낸 수치 이외의 각 부 치수는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 타깃재를 제조하였다. 또, 실시예 22 의 타깃재는, 실시예 14 의 길이 800 ㎜ 의 타깃재를, 각각의 길이가 400 ㎜ 가 되도록 2 분할한 것이다.

＜비교 시험 1 및 평가＞

실시예 1 ∼ 22 및 비교예 1 ∼ 5 의 타깃재에 대해, 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 한 시간 (T) 과, 소정 두께까지 사용할 수 있던 세트 수 (N) 를 각각 측정하였다.

(1) 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 한 시간 (T) 의 측정 방법

먼저, 타깃재를 사용하여 스퍼터링에 의해 다음의 조건으로 기재 표면에 성막을 개시하였다.

(a) 전원 입력은 DC 1000 W 로 하였다.

(b) 전체압은 0.4 ㎩ 로 하였다.

(c) 스퍼터링 가스로는, 유량 28.5 sccm 의 Ar 가스와 유량 1.5 sccm 의 O₂ 가스를 사용하였다.

(d) 타깃재와 기재의 거리는 70 ㎜ 로 하였다.

다음으로, 스퍼터링시의 전압, 전류 및 압력의 변동을 전압계, 전류계 및 압력계로 각각 확인하고, 전압, 전류 및 압력의 전부가 변동하지 않게 된 시점을, 스퍼터링 초기의 방전이 안정적인 것으로 판단하였다. 그리고, 방전을 개시했을 때로부터 상기 방전이 안정될 때까지의 시간을 측정하였다. 상기 조작을 3 회 실시하여 그 평균치를 산출하였다. 이 평균치를 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 한 시간 (T) 으로 하였다.

(2) 소정 두께까지 사용할 수 있던 세트 수 (N) 의 측정 방법

먼저, 타깃재 (1 세트) 를 사용하여 스퍼터링에 의해 상기 (1) (a) ∼ (d) 의 조건으로 기재 표면에 성막하고, 타깃재가 균열될 때까지 성막을 실시하였다. 다음으로, 타깃재가 균열될 때의 판 두께를 측정하고, 사용 개시 전의 판 두께에 대한 사용 후의 판 두께를 백분율로 산출하였다. 이 산출치가 50 ％ 이하인 것을, 소정 두께까지 사용할 수 있던 세트 수 (N) 로서 카운트하였다. 상기 조작을 실시예 1 ∼ 22 및 비교예 1 ∼ 5 의 타깃재에 대해 10 세트씩 실시하였다. 이들의 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.

표 1 및 표 2 로부터 분명한 바와 같이, 홈부의 홈 폭 비율이 15 ％ 및 18 ％ 로 작았던 비교예 1 및 2 에서는, 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 한 시간 (T) 이 79 분 및 93 분으로 길고, 소정 두께까지 사용할 수 있던 세트 수 (N) 가 모두 5 세트로 적었다. 또, 홈부의 홈 폭 비율이 42 ∼ 50 ％ 로 컸던 비교예 3 ∼ 5 에서는, 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 한 시간 (T) 이 81 ∼ 96 분으로 길고, 소정 두께까지 사용할 수 있던 세트 수 (N) 가 4 ∼ 5 세트로 적었다. 이것들에 반하여, 홈부의 홈 폭 비율이 20 ∼ 40 ％ 로 적절한 범위 내였던 실시예 1 ∼ 22 에서는, 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 한 시간 (T) 이 20 ∼ 38 분으로 짧아지고, 소정 두께까지 사용할 수 있던 세트 수 (N) 가 7 ∼ 10 세트로 많아졌다.

또, 홈부의 홈 폭 비율이 40 ％ 및 23 ％ 로 적절한 범위 내였지만, 홈부의 코너부 초입의 곡률 반경 (R₁) 이 0.4 ㎜ 및 0.8 ㎜ 로 작았던 실시예 20 및 21 에서는, 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 한 시간 (T) 이 38 분 및 36 분으로 짧았지만, 소정 두께까지 사용할 수 있던 세트 수 (N) 가 모두 7 세트로 많은 가운데에서도 적은 편이었다. 이것들에 반하여, 홈부의 홈 폭 비율이 20 ∼ 40 ％ 로 적절한 범위 내이고, 홈부의 코너부 초입의 곡률 반경 (R₁) 이 1.0 ∼ 3.3 ㎜ 로 적절한 범위 (1.0 ㎜ 이상) 내였던 실시예 1 ∼ 19 및 22 에서는, 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 한 시간 (T) 이 20 ∼ 33 분으로 실시예 20 및 21 보다 짧아지고, 소정 두께까지 사용할 수 있던 세트 수 (N) 가 8 ∼ 10 세트로 실시예 20 및 21 보다 많아졌다.

또한, 길이 800 ㎜ 의 1 장의 타깃재를 사용한 실시예 14 와, 길이 400 ㎜ 의 2 장으로 분할한 타깃재를 사용한 실시예 22 에서는, 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 한 시간 (T) 은 각각 31 분 및 33 분으로 거의 동일하고, 소정 두께까지 사용할 수 있던 세트 수 (N) 는 모두 9 세트로 동일하였다. 이 결과, 타깃재의 길이 방향의 분할은, 스퍼터링 초기의 방전이 안정될 때까지 필요로 한 시간 (T) 이나, 소정 두께까지 사용할 수 있던 세트 수 (N) 에 거의 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었다.

산업상 이용가능성

본 발명의 실리콘 타깃재는, 스퍼터링의 타깃재에 이용할 수 있다.

10, 50, 110 : 실리콘 타깃재
13, 55, 113 : 홈부
14, 114 : 코너부
51 ∼ 54 : 타깃 소편

Claims

장방형 판상의 타깃재의 표면에 설계 상 스퍼터링되지 않는 가상 영역으로서, 상기 타깃재의 폭 방향의 중앙에 길이 방향으로 연장되는 홈부가 형성된 실리콘 타깃재로서,
상기 홈부의 폭 (W₂) 이 상기 타깃재의 폭 (W₁) 을 100 ％ 로 할 때 20 ∼ 40 ％ 인 것을 특징으로 하는 실리콘 타깃재.
제 1 항에 있어서,
상기 홈부의 코너부가 만곡면으로 형성되고, 상기 코너부의 초입의 곡률 반경 (R₁) 이 1.0 ㎜ 이상인, 실리콘 타깃재.
제 1 항에 있어서,
상기 타깃재가 그 길이 방향으로 분할된 복수의 타깃 소편을 1 열로 배치하여 구성되고, 상기 홈부가 상기 1 열로 배치된 복수의 타깃 소편에 걸쳐 형성된, 실리콘 타깃재.