JP2004315931A

JP2004315931A - スパッタリングターゲット

Info

Publication number: JP2004315931A
Application number: JP2003114223A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Noda; 寛野田; Hiromitsu Ochiai; 洋光落合; Tomohisa Hagiwara; 智久萩原; Hajime Miyashita; 元宮下
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-18
Also published as: JP4694104B2

Abstract

【課題】本発明は、ノジュールに起因する薄膜の欠陥を減少させることができるスパッタリングターゲットを提供することを主目的とするものである。
【解決手段】スパッタリングの際に浸食されるエロージョン領域と、浸食されない非エロージョン領域とを有するスパッタリングターゲットにおいて、非エロージョン領域の上面の表面粗さ（Ｒａ）が２．０μｍ以上であるスパッタリングターゲットを提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノジュールに起因する薄膜の欠陥を減少するために、表面粗さが調整されたスパッタリングターゲットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫等の薄膜は透明導電性を有していることから光センサー、撮影デバイス等の受光デバイスやタッチパネル、太陽電池等の分野をはじめ各分野で広く使用されている。このような薄膜を基材上に形成する方法としては真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ（化学蒸着法）等がよく知られているが、緻密で密着性に優れた膜が形成でき、蒸着材料の制約がないスパッタリングによるのが一般的である。
【０００３】
このスパッタリング法は、基板（成膜面）とターゲットとを対向させ、真空雰囲気下で、ターゲットに負の高電圧を印加して電場を発生させ、この時電離した電子とガス分子とが衝突してプラズマ放電空間が形成され、このプラズマ中の陽イオンがターゲット（負の電極）表面に衝突してターゲット構成原子を叩きだし、この飛び出した原子が対向する基板表面に付着して膜が形成されるという原理を用いたものである。
【０００４】
一般に、工業的に行われているスパッタリング方法としては効率の良いマグネトロンスパッタリング法が主流になっており、その原理から、スパッタリングターゲットには浸食されるエロージョン領域と、浸食されない非エロージョン領域が存在し、スパッタリングターゲットの上面のエッジ部分やスパッタリングターゲットの分割部の側面は非エロージョン領域になる。
【０００５】
スパッタリング装置内においてスパッタリングターゲットから叩き出された粒子は、基板に正常に到達するものと、周辺に飛び、スパッタリング装置内の基板外の部分に付着するもの、更には再びスパッタリングターゲットに戻ってスパッタリングターゲットに付着するもの（以下、この粒子をノジュールと呼ぶことがある）が有る。スパッタリングターゲットに戻って付着するもののうち、非エロージョン領域に付着した粒子は再びスパッタされることが無いために次第に膜状に蓄積されることになるが、スパッタの進行が進むにつれそれが剥離し、形成された薄膜に付着したり、薄膜にノジュールが接触して薄膜の一部が欠損し、ピンホールが生じたりするなどの不具合が発生する要因になっている。それらの不具合を防止するためは、堆積したノジュールを除去する必要があり、ターゲットの寿命が残っているにもかかわらず、清掃のために生産を中止しなければならなかった。
【０００６】
また、スパッタリングターゲットの分割部の側面の表面が粗いと、側面の凹凸を起点として、スパッタリングターゲットの上面に線状にノジュールが発生する。このノジュールも、薄膜の欠陥や製造効率の低下の要因となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ノジュールに起因する薄膜の欠陥を減少させることができるスパッタリングターゲットを提供することを主目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は請求項１に記載するように、スパッタリングの際に浸食されるエロージョン領域と、浸食されない非エロージョン領域とを有するスパッタリングターゲットにおいて、非エロージョン領域の上面の表面粗さ（Ｒａ）が２．０μｍ以上であるスパッタリングターゲットを提供する。
【０００９】
本発明によれば、スパッタリングターゲットの上面の非エロージョン領域の表面粗さを上記範囲内にすることで、前記非エロージョン領域に付着したノジュールが剥離し難くなるので、ノジュールが剥離して薄膜に欠陥を生じさせるという不具合を防止することが可能となる。
【００１０】
また、本発明は請求項２に記載するように、複数枚に分割されているスパッタリングターゲットにおいて、分割部の側面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下であるスパッタリングターゲットを提供する。
【００１１】
本発明によれば、スパッタリングターゲットの分割部の側面の表面粗さを上記範囲内にすることで、分割部の側面の凹凸を起点として、スパッタリングターゲットの上面に線状に発生するノジュールを防止できるので、このノジュールに起因する、薄膜の欠陥や製造効率の低下を防止することができる。
【００１２】
さらに、上記請求項１に記載される発明においては、請求項３に記載するように、前記スパッタリングターゲットが複数枚に分割されたものであり、かつ、分割部の側面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下であることが好ましい。複数枚に分割されているスパッタリングターゲットにおいては、非エロージョン領域の上面の表面粗さを調整することに加え、分割部の側面の表面粗さも調整することで、本発明の効果をより高めることができ、欠陥の発生率が低い、高品質な薄膜を効率よく製造することができるからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、ノジュールに起因する薄膜の欠陥を減少するために、表面粗さが調整されたスパッタリングターゲットに関するものである。以下、本発明のスパッタリングターゲットについて詳細に説明する。
【００１４】
図１および図２に示すように、本発明のスパッタリングターゲット１は、これを支持するバッキングプレート２上に設けられている。上記スパッタリングターゲット１の上側の表面であるスパッタリングターゲットの上面３は、スパッタリングの際に浸食されるエロージョン領域４と、エロージョン領域４の外側に位置し、浸食されない非エロージョン領域５との２つの領域に分けることができる。エロージョン領域４の外側、およびスパッタリングターゲットの側面６（分割部も含む）が、浸食されない非エロージョン領域５に該当する。
【００１５】
また、スパッタリングターゲットの上面３における、前記非エロージョン領域５はバッキングプレート２が浸食されるのを防止するために設けられている。この非エロージョン領域５の幅は、スパッタリングターゲット１の材質、大きさ、スパッタリング方法などによって大きく異なるが、一般的には、５〜１５ｍｍの範囲内、より好ましくは５〜８ｍｍの範囲内である。非エロージョン領域５の幅が上記範囲より狭いと、バッキングプレートが浸食されてしまうおそれがあり、上記範囲より広いと、ターゲットを有効に利用できない可能性があるからである。
【００１６】
本発明の製造方法に用いられるターゲット１の材質は特に限定されるものではないが、一般的には、クロムやＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）のものが好適に用いられる。
【００１７】
なお、本発明では、Ｒａ値（ＪＩＳＢ０６０１で定義される中心線平均粗さ）を用いて、表面粗さを表す。このＲａ値は大きくなるほど表面粗さが粗いことを示す。なお、Ｒａ値の測定には、小坂研究所のＳＥ１７００型計測器が好適に用いられる。この計測器は、ダイアモンドの針が付いた触針式の粗さ計である。
【００１８】
Ａ．第１実施態様
本発明の第１実施態様においては、非エロージョン領域の上面の表面粗さ（Ｒａ）は２．０μｍ以上、特に４．０〜６．０μｍの範囲内、中でも４．５〜５．０μｍの範囲内であることが好ましい。表面粗さを上記範囲内にすることで、前記非エロージョン領域の表面積が増し、堆積したノジュールが剥離し難くなるので、ノジュールが剥離して薄膜に欠陥を生じさせるという不具合を防止することが可能となる。また、従来は欠陥を防止するために、ノジュールの除去清掃を頻繁に行なわなければならなかったが、本発明のスパッタリングターゲットを用いることにより、ノジュールの除去清掃の必要回数が大幅に減り、生産効率を大幅に向上させることができる。
【００１９】
非エロージョン領域の上面の表面粗さの調整の方法は、表面粗さを上記範囲内に調整できる方法ならば、特に限定されるものではないが、目の粗い砥石で研ぐ方法や、スパッタリングターゲット全体を目の細かい砥石で研いだ後にエロージョン領域にマスキングをして、非エロージョン領域のみにサンドブラストを行う方法等が一般的である。
【００２０】
Ｂ．第２実施態様
本発明の第２実施態様においては、複数枚に分割されているスパッタリングターゲットにおいて、分割部の側面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下、特に０．１〜０．２５μｍの範囲内、中でも０．１〜０．２０μｍの範囲内であることが好ましい。スパッタリングターゲットの分割部の側面の表面粗さを上記範囲内にすることで、分割部の側面の凹凸を起点として、スパッタリングターゲットの上面に線状に発生するノジュールを防止できるので、このノジュールに起因する、薄膜の欠陥や製造効率の低下を防止することができる。
【００２１】
分割部の側面の表面粗さの調整方法は、表面粗さを上記範囲内に調整できる方法ならば特に限定されるものではないが、通常、エロージョン領域の表面粗さの調整と同様に、目の細かい砥石で研ぐ方法等で調整される。
【００２２】
なお、スパッタリングターゲットの分割部の側面とは、複数枚のスパッタリングターゲットを隣り合わせて並べたときに、対向する面のことをいう（図２に示す「スパッタリングターゲット６」参照）。本実施態様で表面粗さが調整される分割部の側面とは、少なくとも、上面がエロージョン領域である領域の側面であればよい。
【００２３】
Ｃ．第３実施態様
本発明の第３実施態様は、第１実施態様と第２実施態様とを組み合わせたものである。スパッタリングターゲットが複数枚に分割されたものである場合は、非エロージョン領域の上面の表面粗さを２．０μｍ以上、特に４．０〜６．０μｍの範囲内、中でも４．５〜５．０μｍの範囲内にし、かつ、分割部の側面の表面粗さを０．４μｍ以下、特に０．１〜０．２５μｍの範囲内、中でも０．１〜０．２０μｍの範囲内にすることが好ましい。それにより、非エロージョン領域に堆積したノジュールの剥離、および、分割部の側面の凹凸を起点とした、スパッタリングターゲットの上面に線状に発生するノジュールが防止できる。
【００２４】
上記２つの実施態様を組み合わせることで、ノジュールに起因した薄膜の欠陥をより効率的に防止できるようになり、薄膜の品質の向上と共に生産効率の向上も期待できる。第３実施態様の詳細については、上記「Ａ．第１実施態様」、および、「Ｂ．第２実施態様」と同じなので、ここでの説明は省略する。
【００２５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００２６】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明をさらに説明する。
【００２７】
なお、下記実施例では、表面粗さをＲａ値（ＪＩＳＢ０６０１で定義される中心線平均粗さ）で表し、その測定は小坂研究所のＳＥ１７００型計測器で行なった。この計測器は、ダイアモンドの針が付いた触針式の粗さ計である。
【００２８】
（実施例１）
クロムのスパッタリングターゲットを用いて、アルバック社製のＳＤＰ−ｓ１５５０ＶＭ成膜装置により成膜を行なった。
【００２９】
また、用いるスパッタリングターゲット全体を目の細かい砥石で研いだ後にエロージョン領域にマスキングをし、その後非エロージョン領域のみにサンドブラストを行って、非エロージョン領域を下記表１に示す４種類の表面粗さに調整した（実施例１−１，１−２、比較例１−１，１−２）。それぞれの場合について、製造された薄膜の６８０ｍｍ×８８０ｍｍの面積の範囲内に生じたピンホールの平均個数を表１に示す。なお、ターゲットの使用時間は０〜７００時間であった。
【００３０】
【表１】

【００３１】
（実施例２）
ＩＴＯのスパッタリングターゲットを用いて、アルバック社製ＳＤＰ−ｓ１５５０ＶＴ成膜装置により成膜を行なった。上記ＩＴＯのスパッタリングターゲットの非エロージョン領域を、下記表２に示す表面粗さに調整し（実施例２−１，２−２、比較例２−１，２−２）、成膜を行なった。スパッタリングターゲットの使用期間（６〜７日）中に製造された薄膜のうち、ピンホールが許容量を超えた不良品の発生率を表２に示す。この際、直径８０μｍ以上のピンホールを１つ以上有するものを不良と判定した。
【００３２】
【表２】

【００３３】
（実施例３）
上記実施例２−１と実施例２−２で用いたのと同様のスパッタリングターゲットを、許容されるピンホールの径が５０μｍ（通常は８０μｍ）である、厳しい規格で判定した（実施例３−１，３−２）場合の不良品の発生率を表３に示す。
【００３４】
【表３】

【００３５】
（実施例４）
上記実施例２と同じＩＴＯスパッタリングターゲットを用い、スパッタリングターゲットの分割面の側面の表面を下記表４に示す粗さに調整し（実施例４−１，４−２、比較例４−１）、成膜を行なった。使用（使用期間６〜７日）後のスパッタリングターゲットの表面状態を観察し、目視により３段階評価を行なった。
◎：分割部でノジュールの発生がほとんどみられない
○：分割部でノジュールの発生は少なく、分割部〜５０ｍｍ以内に収まっている
×：分割部でノジュールの発生が見られ、分割部から広く広がっている
評価結果を表４に示す。
【００３６】
【表４】

【００３７】
【発明の効果】
本発明の、表面粗さが調整されたスパッタリングターゲットを用いることにより、ノジュールに起因する薄膜の欠陥を減少させることができ、品質の良い薄膜を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスパッタリングターゲットの一例を示す概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ´断面における概略断面図である。
【符号の説明】
１ … スパッタリングターゲット
３ … スパッタリングターゲットの上面
４ … エロージョン領域
５ … 非エロージョン領域
６ … スパッタリングターゲットの分割部の側面

Claims

スパッタリングの際に浸食されるエロージョン領域と、浸食されない非エロージョン領域とを有するスパッタリングターゲットにおいて、非エロージョン領域の上面の表面粗さ（Ｒａ）が２．０μｍ以上であるスパッタリングターゲット。
複数枚に分割されているスパッタリングターゲットにおいて、分割部の側面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下であるスパッタリングターゲット。
前記スパッタリングターゲットが複数枚に分割されたものであり、かつ、分割部の側面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。