JP2006070324A - Sputtering target and sputtering method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板上に薄膜を形成するスパッタリング法に使用されるスパッタリングターゲット、特に光学薄膜に用いられる金属フッ化物よりなるスパッタリングターゲット及び、そのようなスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング方法に関する。 The present invention relates to a sputtering target used in a sputtering method for forming a thin film on a substrate, in particular, a sputtering target made of a metal fluoride used in an optical thin film, and a sputtering method using such a sputtering target.
従来、反射防止膜やハーフミラー、エッジフィルターなどの光学薄膜を作成する場合には、手法の容易さや成膜速度の速さなどに優れる真空蒸着法が標準的に用いられてきた。一方、近年になり、真空蒸着法に比較して自動化・省力化・大面積基板への適用性などの点で有利なスパッタリング法によるコーティングが広く用いられるようになってきている。
スパッタリング法に用いられる従来のスパッタリングターゲットは、膜原料であるスパッタリングターゲットと、バッキングプレートとをインジウムなどの低融点金属を用いてボンディングし、ターゲット電極として構成される。この場合、ターゲット電極は、水等で直接に冷却されたバッキングプレートに接触させられる。スパッタリング中にスパッタリングターゲットに熱が発生したときには、この熱がバッキングプレートを介して積極的に放熱されるので、スパッタリングターゲットのバッキングプレート側の温度が低くなる。したがって、バッキングプレートから逃がす熱量を制御することで、スパッタリングターゲットの温度を制御している。
Conventionally, when an optical thin film such as an antireflection film, a half mirror, or an edge filter is formed, a vacuum deposition method that is excellent in the ease of the technique and the speed of film formation has been used as standard. On the other hand, in recent years, coating by sputtering, which is advantageous in terms of automation, labor saving, applicability to a large area substrate, and the like as compared with vacuum evaporation, has been widely used.
A conventional sputtering target used in a sputtering method is configured as a target electrode by bonding a sputtering target, which is a film material, and a backing plate using a low melting point metal such as indium. In this case, the target electrode is brought into contact with a backing plate cooled directly with water or the like. When heat is generated in the sputtering target during sputtering, this heat is actively dissipated through the backing plate, so that the temperature on the backing plate side of the sputtering target is lowered. Therefore, the temperature of the sputtering target is controlled by controlling the amount of heat released from the backing plate.
ここで、光学薄膜として代表的な低屈折率材料であるMgF2(二フッ化マグネシウム)等の金属フッ化物をスパッタリングターゲットとしてスパッタリングをすると、金属であるMg等と、Fとの解離が生じやすく、その結果、Fが不足した薄膜が基板上に形成されやすかった。このような薄膜では、可視光を吸収してしまうという不具合が発生するので、このことがスパッタリング法を光学薄膜に適用する上での大きな障害となっていた。 Here, when sputtering using a metal fluoride such as MgF 2 (magnesium difluoride), which is a typical low refractive index material as an optical thin film, as a sputtering target, dissociation between F, which is a metal, and F is likely to occur. As a result, a thin film lacking F was easily formed on the substrate. Since such a thin film has a problem of absorbing visible light, this has been a major obstacle in applying the sputtering method to the optical thin film.
このように、可視光で光吸収が生じるという課題を解消した例としては、引用文献1に開示されているものがある。引用文献1によれば、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの間に断熱手段を設けることでターゲット表面を高温にし、その結果、膜原料を解離させることなく分子状態のままで基板上に成膜することが可能になり、光吸収のないMgF2膜が得られる。
しかしながら、断熱手段によってスパッタリングターゲットを高温にすると、スパッタリングターゲットが変形することがあった。具体的には、光吸収のない金属フッ化物膜をスパッタリングで成膜するには、ターゲット表面温度を少なくとも600℃以上で、各ターゲット材料毎に異なる最適な温度域に加熱した状態でスパッタリングが行われる。この時、スパッタリングターゲットの表面から裏面に向かって生じる温度勾配は、スパッタリングターゲットと水冷バッキングプレートとの間に設けられた断熱手段、例えば石英板の存在により大幅に低減されているが、スパッタリングターゲットが、バルクの密度に対して80%未満の低密度である場合には、急激な温度勾配に起因してターゲット内部に発生する応力により容易に変形してしまうケースが多い。 However, when the sputtering target is heated to a high temperature by means of heat insulation, the sputtering target may be deformed. Specifically, in order to form a metal fluoride film without light absorption by sputtering, sputtering is performed in a state where the target surface temperature is at least 600 ° C. or higher and is heated to an optimum temperature range different for each target material. Is called. At this time, the temperature gradient generated from the front surface to the back surface of the sputtering target is greatly reduced by the presence of heat insulating means, for example, a quartz plate, provided between the sputtering target and the water-cooled backing plate. When the density is less than 80% with respect to the bulk density, there are many cases in which deformation easily occurs due to the stress generated inside the target due to a rapid temperature gradient.
このようなスパッタリングターゲットの変形は、成膜速度や、膜品質への影響が大きく、特に高い精度が要求される光学部品の場合には、実用化に向けた障害となる。すなわち、スパッタガスを導入した後、ターゲット電極への印加電力を増加させて、ターゲット表面温度を上昇させ、各ターゲット材料毎に異なる最適な温度域において、スパッタリングをすると、光吸収のない金属フッ化物膜が一定の成膜速度で得られる。しかし、この時、ターゲット表面温度の上昇と共に、スパッタリングターゲットの変形(標準的には表面側が凸になる)が発生すると、断熱手段としての石英板等とスパッタリングターゲットとの間に隙間が生じ、この部分の水冷バッキングプレートヘの放熱が大幅に阻害されることになる。したがって、スパッタリングターゲット内で変形の大きい部分の表面温度が、他の部分に比べて上昇してしまう。 Such deformation of the sputtering target has a great influence on the film forming speed and film quality, and becomes an obstacle to practical use in the case of optical parts that require particularly high accuracy. That is, after introducing the sputtering gas, the power applied to the target electrode is increased to raise the target surface temperature, and when sputtering is performed in an optimum temperature range different for each target material, a metal fluoride that does not absorb light A film can be obtained at a constant deposition rate. However, at this time, when the target surface temperature rises and the sputtering target deforms (typically the surface side becomes convex), a gap is generated between the quartz plate as a heat insulating means and the sputtering target. The heat radiation to the part of the water-cooled backing plate is greatly hindered. Therefore, the surface temperature of the portion with large deformation in the sputtering target is increased as compared with other portions.
このようにして、スパッタリングターゲットの変形が大きくなると、温度調整が困難になって、変形部分から放出される金属フッ化物の放出量が制御し難くなるので、成膜速度を十分に制御することができなくなる。その結果、成膜速度が急増し、しかもその割合はスパッタリングターゲットの変形度合いで決まるという不安定なものとなる。また、上記現象から判るように、凸部の先端が高温になった結果、ターゲット全体の温度分布は、変形のない場合に比べて、はるかに大きなものとなっており、光吸収等の膜質の安定性といった観点からも好ましくない状況となる。したがって、スパッタリングターゲットを高温に維持した場合でも、より高精度に成膜速度を制御できるような技術の開発が望まれていた。
この発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、光吸収のない金属フッ化物膜を一定の成膜速度で形成することができるスパッタリングターゲット及びスパッタリング方法を提供することを目的とする。
In this way, when the deformation of the sputtering target becomes large, it becomes difficult to adjust the temperature, and it becomes difficult to control the release amount of the metal fluoride released from the deformed portion. become unable. As a result, the film formation rate increases rapidly, and the ratio is unstable depending on the degree of deformation of the sputtering target. As can be seen from the above phenomenon, as a result of the high temperature at the tip of the convex portion, the temperature distribution of the entire target is much larger than that without deformation, and the film quality such as light absorption is reduced. The situation is not preferable from the viewpoint of stability. Therefore, it has been desired to develop a technique that can control the film forming rate with higher accuracy even when the sputtering target is maintained at a high temperature.
This invention is made in view of such a problem, and it aims at providing the sputtering target and sputtering method which can form a metal fluoride film without light absorption at a fixed film-forming speed. To do.
上記の課題を解決する本発明の請求項1に係る発明は、基板上に薄膜を形成するために用いられるスパッタリングターゲットであって、ターゲット材料が金属フッ化物であり、その密度がバルクの密度の90%以上であることを特徴とするスパッタリングターゲットとした。
このスパッタリングターゲットは、高温下で正イオンでスパッタリングされ、その際に叩き出される金属フッ化物が基板上に堆積し、薄膜が形成される。ここで、このスパッタリングターゲットは、従来に比べて高密度であるので、高温時でも、その変形が抑制される。
The invention according to
This sputtering target is sputtered with positive ions at a high temperature, and a metal fluoride struck at that time is deposited on the substrate to form a thin film. Here, since this sputtering target has a higher density than the conventional one, its deformation is suppressed even at a high temperature.
請求項2に係る発明は、請求項1記載のスパッタリングターゲットにおいて、基板上に薄膜を形成するために用いられるスパッタリングターゲットであって、ターゲット材料が二フッ化マグネシウムであり、その密度が2.84g/cm3以上であることを特徴とする。
このスパッタリングターゲットは、ターゲット材料が二フッ化マグネシウム(MgF2)であり、前記のように、高温時でも、その変形が従来のターゲットに比べて抑制される。
The invention according to
In this sputtering target, the target material is magnesium difluoride (MgF 2 ), and as described above, the deformation is suppressed even at a high temperature as compared with the conventional target.
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2記載のスパッタリングターゲットを、断熱手段を介してバッキングプレートに載置し、少なくとも酸素を含むスパッタガスを導入しながら、高周波電力を印加してターゲット表面にプラズマを発生させ、ターゲット表面温度を上昇させると共に、前記ターゲットを正イオンでスパッタリングすることにより、ターゲット材料を叩き出し、基板上に薄膜を形成することを特徴とするスパッタリング方法とした。
このスパッタリング方法は、金属フッ化物の薄膜を形成するにあたり、高温時に変形し難いスパッタリングターゲットを使用することで、成膜速度の均一化が図られる。
According to a third aspect of the present invention, the sputtering target according to the first or second aspect is placed on a backing plate via a heat insulating means, and a high frequency power is applied while introducing a sputtering gas containing at least oxygen. A sputtering method is characterized in that plasma is generated on the target surface to raise the target surface temperature, and the target is sputtered with positive ions to knock out the target material and form a thin film on the substrate.
In this sputtering method, when a metal fluoride thin film is formed, the film formation rate can be made uniform by using a sputtering target that is not easily deformed at a high temperature.
本発明によれば、金属フッ化物ターゲット材料の密度をバルクの90%以上にすることにより、スパッタリングターゲット内の熱伝導を良好にし、温度分布を低減することができ、さらに、熱的なストレスに対して変形し難いような機械的強度を持たせることができる。これにより、600℃を越えるターゲット表面温度においても、ターゲット自体の変形を防止できる。したがって、成膜速度及び、膜質の安定化を実現することができる。
さらに、スパッタリングターゲットが変形する心配がないことから、従来よりも大きい電力の投入が可能となり、成膜速度をさらに高速化することができる。また、ターゲット表面の温度分布が小さくなるため、投入電力の変動に対して安定した膜質が得られる。
According to the present invention, by setting the density of the metal fluoride target material to 90% or more of the bulk, the heat conduction in the sputtering target can be improved, the temperature distribution can be reduced, and thermal stress can be reduced. On the other hand, it is possible to impart mechanical strength that is difficult to deform. Thereby, even at a target surface temperature exceeding 600 ° C., deformation of the target itself can be prevented. Therefore, it is possible to realize film formation speed and film quality stabilization.
Furthermore, since there is no fear of the sputtering target being deformed, it is possible to input a larger electric power than before, and the film forming speed can be further increased. In addition, since the temperature distribution on the target surface is reduced, a stable film quality can be obtained against fluctuations in input power.
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
本願発明者は、スパッタリングターゲット(以下、ターゲットという)に用いる金属フッ化物材料に関しての検討を集中的に行い、ターゲットの密度が、ターゲット表面を高温にした場合の変形の度合いに大きく影響することを見出した。
すなわち、本実施の形態では、金属フッ化物ターゲット材料の密度をバルク密度の90%以上にすることを特徴とする。密度の高い状態、すなわち空孔率が低いと、ターゲット内の熱伝導が良くなり、温度分布が低減し、さらに熱的なストレスに対して変形しにくい機械的強度が得られる。これにより、バルク密度の90%未満のターゲット材料では実現できなかった、600℃を越えるターゲット表面温度においても、ターゲット自体の変形を最小限に抑えることができ、結果として、成膜速度及び、膜質の安定化を実現することができる。
さらに、ターゲットが変形するおそれがないことから、これまでよりも大電力の投入が可能となり、成膜速度のより一層の高速化を実現できる。また、ターゲット表面の温度分布が小さくなるため、投入電力の変動に対しても安定した膜質が得られるという効果もある。
The best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings.
The inventor of the present application has intensively studied metal fluoride materials used for sputtering targets (hereinafter referred to as targets), and that the density of the target greatly affects the degree of deformation when the target surface is heated to a high temperature. I found it.
In other words, the present embodiment is characterized in that the density of the metal fluoride target material is 90% or more of the bulk density. When the density is high, that is, the porosity is low, the heat conduction in the target is improved, the temperature distribution is reduced, and a mechanical strength that is not easily deformed by thermal stress is obtained. This makes it possible to minimize deformation of the target itself even at a target surface temperature exceeding 600 ° C., which could not be realized with a target material having a bulk density of less than 90%. As a result, film formation speed and film quality Can be realized.
Furthermore, since there is no possibility that the target is deformed, it is possible to input a larger amount of power than before, and it is possible to further increase the deposition rate. In addition, since the temperature distribution on the target surface is reduced, there is an effect that a stable film quality can be obtained even with respect to fluctuations in input power.
なお、ターゲット材料の密度は、バルク密度の90%以上であれば変形対策として有効であることが確認されているが、密度が高いほど成膜速度及び、膜質の安定化効果が大きくなるので、96%以上であることが好ましい。
また、ターゲット材料である金属フッ化物としては、MgF2の他に、LiF(フッ化リチウム)、CaF2(二フッ化カルシウム)、AlF3(三フッ化アルミニウム)、Na3AlF6(六フッ化アルミニウムナトリウム)等があるが、低屈折率という点、及び機械的強度に優れるという点からは、MgF2が好適である。
In addition, although it is confirmed that the density of the target material is 90% or more of the bulk density, it is confirmed that the target material is effective as a countermeasure against deformation. However, the higher the density, the greater the effect of stabilizing the film formation rate and film quality. It is preferably 96% or more.
Moreover, as a metal fluoride which is a target material, in addition to MgF 2 , LiF (lithium fluoride), CaF 2 (calcium difluoride), AlF 3 (aluminum trifluoride), Na 3 AlF 6 (six fluorine) MgF2 is preferable from the viewpoint of low refractive index and excellent mechanical strength.
図1〜図2は、本発明の実施例1を示し、図1はスパッタリングターゲットの断面図を示し、図2はスパッタリング装置の概略構成図を示している。
図1において、ターゲット電極は、スパッタリングターゲット1(以下、単にターゲット1という)と、断熱層(断熱手段)である石英板2と、無酸素銅からなるバッキングプレート3とから構成されている。ターゲット1は、直径100mm、厚さ6mmの円盤状で、密度2.88g/cm3(バルク密度の91.4%)のMgF2からなっており、石英板2の上に載置されている。石英板2は、バッキングプレート3の上に載置されており、石英板2とバッキングプレート3とは、低融点金属であるインジウムを用いてボンディングされている。バッキングプレート3は、周知の配管(不図示)によって、直接水冷される構成になっている。
1 to 2 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 shows a cross-sectional view of a sputtering target, and FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of a sputtering apparatus.
In FIG. 1, the target electrode is composed of a sputtering target 1 (hereinafter simply referred to as target 1), a
図2に示すように、ターゲット1及び、石英板2が取り付けられたバッキングプレート3は、真空槽5の下部に設けられたカソード電極4の上に取り付けられている。カソード電極4は、真空槽5の外部に配置されたマッチングボックス6を介して13.56MHzの高周波電源7に接続されている。
ターゲット1の上方には、開閉自在なシャッター8が設けられている。このシャッター8は、スパッタリングによって形成されるベーパー状態のMgF2が上方に飛散することを阻止する状態と、飛散を許容する開放状態とに切り替え可能になっている。さらに、シャッター8の上方で、かつ真空槽5の上部には、基板ホルダー9が自転自在に設けられている。この基板ホルダー9の下面には、薄膜を形成する基板9aがターゲット1に向かうように、複数取り付けられている。真空槽5の側面には、真空槽5内部にスパッタガスを導入するためのガス導入口10が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
An openable /
ここで、このスパッタリング装置を用いて行われる薄膜形成について説明する。
まず、基板ホルダー9にガラス製の基板9aを取り付けた後、真空槽5内を1×10-4Paまで排気する。その後、O2ガスをガス導入口10から5×10-1Paまで導入する。次に、高周波電源7から電力をカソード電極4に供給し、シャッター8を閉じた状態で、ターゲット1のプレスパッタを開始する。ターゲット表面に発生するプラズマが安定した後、ターゲット表面温度が上昇して一定温度で安定するのを待ってから、基板ホルダー9を自転させ、シャッター8を開くと、基板9a上にMgF2のスパッタ膜が形成される。この時の投入電力は、600Wに設定してある。基板9a上に形成される膜厚が目標とする物理的膜厚100nmになる時間でシャッター8を閉じる。
なお、上記投入電力については、前もって次のような検討を行った上で設定されている。すなわち、高周波電源7からの投入電力を変化させて、真空槽5に設けられた覗き窓11から赤外放射温度計を用いてターゲット表面の温度を測定する。この結果、MgF2を解離させることなく分子状態のままで成膜することができるターゲット温度である700℃以上が得られる投入電力として、600Wが得られ、実際に成膜時にもこの投入電力が採用されている。
Here, thin film formation performed using this sputtering apparatus will be described.
First, after attaching the
The input power is set based on the following examination in advance. That is, the power applied from the high-
ここで、成膜後のターゲット表面の変形度合いを評価する目的で、ターゲット中心部の高さ方向の変位量を測定したところ+0.2mmであった。「+」とは、ターゲット1が上向きに凸状に変位していることを表している。また、ターゲット1が変形することによる成膜時の表面温度上昇の様子を確認する目的で、ターゲット表面の温度を、赤外放射温度計を用いて測定した。図3に示すように、測定ポイントは、ターゲット中心(c点)を中心に径方向に20mm間隔で、合計5点(a,b,c,d,e)設定してある。測定結果を5点の最小値と最大値とで表すと、700〜760℃となり、所望のターゲット表面温度である700℃以上で安定していることがわかる。
さらに、スパッタリング終了後に取り出した基板9a上の膜厚を測定し、成膜時間から成膜速度を求めたところ、23nm/secという高い値が得られている。さらに、繰り返し10バッチの成膜を行い、成膜速度のばらつきを計算したところ、±2.6%という高い再現性が得られた。これらの結果をまとめると表1のようになる。
Here, for the purpose of evaluating the degree of deformation of the target surface after film formation, the amount of displacement in the height direction of the center of the target was measured and found to be +0.2 mm. “+” Indicates that the
Furthermore, when the film thickness on the
また、この薄膜の波長550nmでの屈折率は、1.38であり、真空蒸着法で得られる薄膜の屈折率と同等で、かつ十分に低い値になっている。また、波長400nmでの光吸収は、0.2%以下という良好な結果が得られた。
なお、真空槽5内に導入するガスとしては、O2ガスが最適であるが、これに限らず、不活性ガス又は、N2でも、不活性ガス、N2、O2のいずれか2種以上の混合ガスでも、ほぼ同様の結果を得ることができる。
Further, the refractive index of the thin film at a wavelength of 550 nm is 1.38, which is the same as the refractive index of the thin film obtained by the vacuum vapor deposition method and is a sufficiently low value. Moreover, the light absorption in wavelength 400nm obtained the favorable result of 0.2% or less.
As the gas to be introduced into the
この実施例では、実施例1のターゲット1である密度2.88g/cm3(バルク密度の91.4%)のMgF2に代えて、密度3.14g/cm3(バルク密度の99.7%)のMgF2からなるターゲットを用いて、ターゲット電極を構成している。なお、スパッタリング装置の構成は、実施例1と同様であるので、図と説明を省略する。
この実施例では、上述のようにほぼバルクに等しい高密度ターゲットを用いて実施例1と同様の成膜実験を行った。
In this example, instead of MgF 2 having a density of 2.88 g / cm 3 (91.4% of the bulk density), which is the
In this example, a film formation experiment similar to that of Example 1 was performed using a high-density target substantially equal to the bulk as described above.
スパッタガスとしてO2ガスを用い、そのガス圧は5×10-1Paとした。また、投入電力は、600Wとした。その結果、表1に示すように、成膜後のターゲット表面における中心の高さは、全く変化しておらず、ターゲットの変形が発生していないことが確認された。
また、ターゲットの変形に影響すると思われる成膜時のターゲット表面の温度分布も図3のa〜eの5点間のばらつきが710〜730℃になっており、実施例1に比較してもさらに小さくなっている。成膜速度は、19nm/secと幾分低下しているものの、繰り返し10バッチにおける成膜速度のばらつきは±1.7%と改善されている。
なお、この薄膜において、波長550nmでの屈折率は1.38であり、真空蒸着法で得られる薄膜の屈折率と同等で、かつ十分に低い値となっている。また、波長400nmでの光吸収は、0.2%以下という良好な結果になっている。
O 2 gas was used as the sputtering gas, and the gas pressure was 5 × 10 −1 Pa. The input power was 600W. As a result, as shown in Table 1, it was confirmed that the height of the center on the surface of the target after film formation did not change at all and the target was not deformed.
In addition, the temperature distribution on the surface of the target at the time of film formation, which seems to affect the deformation of the target, also shows a variation between 710 to 730 ° C. in 5 points of a to e in FIG. It is getting smaller. Although the deposition rate is somewhat reduced to 19 nm / sec, the variation in deposition rate in 10 batches is improved to ± 1.7%.
In this thin film, the refractive index at a wavelength of 550 nm is 1.38, which is the same as the refractive index of a thin film obtained by vacuum vapor deposition and sufficiently low. Further, the light absorption at a wavelength of 400 nm is a good result of 0.2% or less.
〔比較例1〕
実施例1、及び2のターゲット1に用いたバルク密度の90%以上のMgF2の代わりに、バルク密度の75.2%の密度を有するMgF2の低密度ターゲットを用いてターゲット電極を構成した。スパッタリング装置の構成は、実施例1と同様なので、図と説明を省略する。
上述の低密度ターゲットを用いて、実施例1と同様の成膜実験を行なった。スパッタガスとしてO2ガスを用い、ガス圧は5×10-1Pa、また、投入電力は600Wとした。成膜後のターゲット表面は、ターゲット中心を面頂にして凸状に変形しており、中心部の高さ方向の変位量で示すと+1.8mmになった。
[Comparative Example 1]
Replacing Example 1, and MgF 2 of more than 90% of the bulk density used in the
Using the above-mentioned low density target, the same film formation experiment as in Example 1 was performed. O 2 gas was used as the sputtering gas, the gas pressure was 5 × 10 −1 Pa, and the input power was 600 W. The target surface after film formation was deformed into a convex shape with the center of the target at the top, and it was +1.8 mm in terms of the amount of displacement in the height direction of the center.
表1に示すように、成膜時のターゲット表面の温度を赤外放射温度計を用いて測定した結果は、ターゲット中心(c点)が880℃と高温になっており、実施例1の760℃、実施例2の730℃に比べ、はるかに高温になっていることが確認された。なお、ターゲット中心から40mm離れた周辺部(a点又はe点)では、620℃と低温のままであり、全体としては620〜880℃という大きな温度分布を有している。
また、成膜速度は、ターゲット中心部が880℃という高温になったことに起因して、65nm/secと大幅に増加しているが、ターゲットの変形による温度分布の不安定さを反映して、繰り返し10バッチにおける成膜速度のばらつきは、±9.8%と大きくなっており、実用に値しないレベルであった。
なお、この膜の波長550nmでの屈折率は、1.38であり、真空蒸着法で得られる薄膜の屈折率と同等で、かつ十分に低い値となっており、波長400nmでの光吸収も0.2%以下という良好な結果となっているが、膜表面の耐擦傷性が一部低下するものが確認された。このように、耐擦傷性が低下するという現象は、ターゲット中心部の880℃という温度がMgF2スパッタ膜の適正な温度域を越えており、ターゲット表面からの成膜が通常の真空蒸着に近い状態になっているものと推測される。
As shown in Table 1, the target surface temperature during film formation was measured using an infrared radiation thermometer. The target center (point c) was as high as 880 ° C. It was confirmed that the temperature was much higher than that at 730 ° C. in Example 2 and 730 ° C. In the peripheral part (point a or point e) 40 mm away from the center of the target, the temperature remains as low as 620 ° C., and as a whole has a large temperature distribution of 620 to 880 ° C.
Moreover, the film formation rate is greatly increased to 65 nm / sec due to the high temperature of 880 ° C. in the center of the target, but reflects the instability of the temperature distribution due to the deformation of the target. The variation in film formation rate in 10 batches was as large as ± 9.8%, which was not practical.
The refractive index of this film at a wavelength of 550 nm is 1.38, which is equivalent to the refractive index of a thin film obtained by a vacuum vapor deposition method and sufficiently low, and also absorbs light at a wavelength of 400 nm. Although good results of 0.2% or less were obtained, it was confirmed that the scratch resistance on the film surface was partially reduced. Thus, the phenomenon that the scratch resistance is reduced is that the temperature of 880 ° C. at the center of the target exceeds the appropriate temperature range of the MgF 2 sputtered film, and film formation from the target surface is close to normal vacuum deposition. Presumed to be in a state.
このように、本発明の実施の形態によれば、MgF2薄膜をスパッタリング法で形成するにあたり、バルクの密度に対して90%以上の密度を有する高密度ターゲットを用いることで、ターゲット表面温度を高温にした場合のターゲット1の変形を防止できるため、ターゲット表面温度を安定して制御することが可能になり、成膜速度のばらつきが抑制され、均質な薄膜を形成することができるようになる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, in forming the MgF 2 thin film by the sputtering method, the target surface temperature is set by using the high-density target having a density of 90% or more with respect to the bulk density. Since the deformation of the
なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することが可能である。
例えば、スパッタリング装置は、図2に示すものに限定されない。また、ターゲット電極は、石英板2からなる断熱層を設けずに、その他の加熱手段や、冷却手段を備える構成であっても良い。
Note that the present invention can be widely applied without being limited to the above-described embodiment.
For example, the sputtering apparatus is not limited to that shown in FIG. Further, the target electrode may be configured to include other heating means and cooling means without providing the heat insulating layer made of the
1 ターゲット(スパッタリングターゲット)
2 石英板(断熱手段)
3 バッキングプレート
4 カソード電極
5 真空槽
6 マッチングボックス
7 高周波電源
8 シャッター
9 基板ホルダー
9a 基板
10 ガス導入口
11 覗き窓
1 Target (Sputtering target)
2 Quartz plate (insulation means)
3
Claims (3)
The sputtering target according to claim 1 or claim 2 is placed on a backing plate via a heat insulating means, and while introducing a sputtering gas containing at least oxygen, high-frequency power is applied to generate plasma on the target surface, A sputtering method characterized by raising a target surface temperature and sputtering a target material by sputtering the target with positive ions to form a thin film on a substrate.
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