JP2008038229A - スパッタリング方法およびそれに用いられるスパッタリングターゲット - Google Patents

Abstract

【課題】アーキングを低減しながら、膜厚均一性に優れたスパッタ膜の形成を可能とする、スパッタリング方法およびターゲットの提供。
【解決手段】厚肉部、薄肉部およびそれらの間の傾斜部を備えたスパッタリングターゲットを、マグネトロンスパッタリング装置内に、厚肉部および薄肉部がエロージョン領域および非エロージョン領域にそれぞれ対応するように配置する。ここで、傾斜部の少なくとも一つが、エロージョン領域および非エロージョン領域の両方にまたがり、なおかつ、エロージョン／非エロージョン領域の境界線上において薄肉部の表面を基準として０．３〜２．０ｍｍの高さを有するようにする。そして、スパッタリング操作を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、アーキングを低減しながら、膜厚均一性に優れたスパッタ膜の形成を可能とする、スパッタリング方法およびそれに用いられるスパッタリングターゲットに関する。

大面積化が容易で高性能の膜が得られる薄膜形成法の一つとして、スパッタリング法が工業的に広く利用されている。このスパッタリング法とは、減圧下でプラズマ状態とした不活性ガスをターゲットに衝突させ、それによりターゲットから飛び出した分子や原子を基板に付着させて基板上に薄膜を形成する方法である。特に、近年、ターゲットの裏面に磁石を設置して薄膜形成の高速化を図ったマグネトロンスパッタリング法も利用されている。

また、スパッタリングターゲットの使用効率を向上するために、単なる平板状ターゲットの代わりに、表面に凹凸形状が付与された異形状ターゲットを用いることが知られている。例えば、ターゲット材の非エロージョン領域の部分の厚さが、エロージョン領域の部分の厚さの１／３以上４／５以下の範囲であり、それらの境界部分が傾斜部をなすマグネトロンスパッタリング用セラミックスターゲットが知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、使用効率の向上に加えて、ボンディング加工時のターゲット材の破損を防止し、コストを節約できるといった利点があると報告されている。

ところで、スパッタリングにおいては、種々の好ましくない現象が起こることが知られている。例えば、アーキングとよばれる異常放電が発生して成膜安定性が害されたり、スパッタリングターゲット上にパーティクルが付着ないし堆積してノジュールと呼ばれる黒色の付着物を形成してアーキングの一因となることが知られている。また、アーキングにより新たなパーティクルが発生してしまうこと、さらにはこのパーティクルが薄膜に付着すると薄膜の性能を悪化させ薄膜欠陥の原因ともなりうることも知られている。

特開平６−１７２９９１号公報

発明の概要

本発明者らは、今般、エロージョン領域に対応する厚肉部、非エロージョン領域に対応する薄肉部、およびそれらの間の傾斜部を備えたスパッタリングターゲットをスパッタリング装置内に配置するに際し、傾斜部の少なくとも一つが、エロージョン領域および非エロージョン領域の両方にまたがり、なおかつ、エロージョン／非エロージョン領域の境界線上において薄肉部の表面を基準として０．３〜２．０ｍｍの高さを有するようにすることで、スパッタリング中のアーキングを低減しながら、膜厚均一性に優れたスパッタ膜を形成できるとの知見を得た。

したがって、本発明は、スパッタリング中のアーキングを低減しながら、膜厚均一性に優れたスパッタ膜を形成できる、スパッタリング方法およびそれに用いるスパッタリングターゲットを提供することを目的としている。

すなわち、本発明によるスパッタリング方法は、
厚肉部と、該厚肉部よりも小さい厚さを有する少なくとも一つの薄肉部と、前記厚肉部および前記薄肉部の間に形成され、前記厚肉部から前記薄肉部に向かって厚さが連続的に減少する少なくとも一つの傾斜部とを備えたスパッタリングターゲットを用意し、
マグネトロンスパッタリング装置内に、前記厚肉部および前記薄肉部がエロージョン領域および非エロージョン領域にそれぞれ対応するように前記スパッタリングターゲットを配置し、このとき、前記傾斜部の少なくとも一つが、前記エロージョン領域および非エロージョン領域の両方にまたがり、なおかつ、前記エロージョン領域と前記非エロージョン領域との境界線上において前記薄肉部の表面を基準として０．３〜２．０ｍｍの高さを有するようにし、
スパッタリング操作を行う
工程を含んでなる。

また、本発明によるスパッタリングターゲットは、
厚肉部と、
該厚肉部よりも小さい厚さを有する少なくとも一つの薄肉部と、
前記厚肉部および前記薄肉部の間に形成され、前記厚肉部から前記薄肉部に向かって厚さが連続的に減少する少なくとも一つの傾斜部と
を備えてなる。

発明の具体的説明

スパッタリング方法およびターゲット
本発明のスパッタリング方法にあっては、まず、厚肉部、薄肉部、および傾斜部を備えたスパッタリングターゲットを用意する。薄肉部は、厚肉部よりも小さい厚さを有する部分であり、一つまたはそれ以上存在する。傾斜部は、厚肉部と薄肉部との間に、厚肉部から薄肉部に向かって厚さが連続的に減少するように形成される部分であり、薄肉部の数に応じて一つまたはそれ以上存在する。図１にそのようなスパッタリングターゲットの一例が示される。図１に示されるように、ターゲット１０にあっては、中央部分に厚肉部１１が形成され、外縁の全てにわたって薄肉部１２が形成される。そして、厚肉部１１と薄肉部１２との間に傾斜部１３が形成される。図示例のように、スパッタリングターゲット１０の裏面にはバッキングプレート１４がさらに接合されることができる。

本発明の方法にあっては、上記スパッタリングターゲットを、マグネトロンスパッタリング装置内に、厚肉部および薄肉部がエロージョン領域および非エロージョン領域にそれぞれ対応するように配置する。そして、このとき、傾斜部の少なくとも一つが、エロージョン領域および非エロージョン領域の両方にまたがり、なおかつ、エロージョン領域と非エロージョン領域との境界線上において薄肉部の表面を基準として０．３〜２．０ｍｍの高さ、好ましくは０．５〜１．５ｍｍの高さ、を有するような配置にする。そして、このようにスパッタリングターゲットが配置されたスパッタリング装置を用いてスパッタリング操作を行うと、アーキングを低減しながら、膜厚均一性に優れたスパッタ膜を形成することができる。

本発明によりこれらの利点が得られる理由は定かではないが、以下のようなものではないかと推察される。すなわち、スパッタリングを進めるにつれ、図２（ａ）に示されるようなエロージョン／非エロージョン領域の境界線の辺りに位置する傾斜部がスパッタリングにより侵食される。その結果、図２（ｂ）に示されるような突起形状が現出し、この突起形状が、アーキングの一因となる、ターゲット構成原子の非エロージョン領域への過度の飛び出しを抑制するためではないかと考えられる。また、それと同時に、エロージョン領域と非エロージョン領域との境界線上における傾斜部の高さが薄肉部の表面を基準として０．３〜２．０ｍｍであることにより、図３（ａ）にスパッタリングによる侵食の変化の様子が点線で示されるように、広範囲にわたって均一にスパッタリングが行われる。その結果、図３（ｂ）に示されるように境界線上高さが高すぎる場合にみられがちな、局所的なスパッタリングが抑制されて、均一な厚みの膜が形成されるのではないかと考えられる。しかし、これらはあくまで仮説であり、本発明は何らこれの仮説によって限定されるものではない。

本発明の好ましい態様によれば、薄肉部はスパッタリングターゲットの外縁に設けられるのが好ましい。これは、スパッタリングターゲットの外縁には、通常、薄肉部が対応すべき非エロージョン領域が位置するためである。また、本発明のより好ましい態様によれば、薄肉部がスパッタリングターゲットの中央にもさらに設けられ、それによりスパッタリングターゲットが二つの薄肉部を有するようにされてもよい。この態様の典型例としては、ターゲットの外縁付近と中央付近の二箇所に薄肉部が形成される態様が挙げられる。いずれにせよ、これらの薄肉部の個数および形状、およびそれらに依存する厚肉部の個数および形状は、使用するスパッタリング装置のチャンバ内のエロージョン領域および非エロージョン領域のプロファイルに適合するように適宜決定すればよい。

本発明において、スパッタリングターゲットの平面形状は、何ら限定されず、矩形形状および円形形状のいずれも好ましく採用できる。本発明の好ましい態様によれば、円形形状のスパッタリングターゲットにおいて、スパッタリングターゲットの中央の薄肉部も円形形状を有してなり、それにより肉厚部がドーナツ状に形成されることができる。

本発明の好ましい態様によれば、傾斜部が二つ以上存在し、これら二以上の傾斜部の全てがエロージョン領域および非エロージョン領域の両方にまたがるように、スパッタリングターゲットが配置されるのが好ましい。そして、本発明のより好ましい態様によれば、二以上の傾斜部の全てが、エロージョン領域と非エロージョン領域との境界線上において薄肉部の表面を基準として０．３〜２．０ｍｍの高さを有するように、スパッタリングターゲットが配置されるのが好ましく、より好ましい高さは０．５〜１．５ｍｍである。すなわち、本発明の方法にあっては、傾斜部が二つ以上（例えばターゲットの外縁付近と中央付近の二箇所）存在する場合であっても、そのうち一つ（例えば外縁付近および中央付近のいずれか一方）の傾斜部が、エロージョン領域および非エロージョン領域の両方にまたがり、なおかつ０．３〜２．０ｍｍの境界線上高さ（薄肉部表面基準）を有していれば足りるが、二以上の傾斜部の全てがこれらの条件を満たすようにすることで、より改善されたアーキングの低減および膜厚均一性を実現することができる。

本発明の好ましい態様によれば、傾斜部がスパッタリングにより侵食されて、薄肉部の表面を基準として高さ０．３ｍｍ以上の突起形状が現出するように、スパッタリング操作が行われるのが好ましい。このようなサイズの突起形状が現出するようにスパッタリングすることで、アーキングをより一層低減できる。その理由は定かではないが、前述の通り、この突起形状が、アーキングの原因となりやすい、ターゲット構成原子の非エロージョン領域への過度の飛び出しを効率的に抑制するためではないかと考えられる。なお、上記サイズの突起形状の現出は、本発明のスパッタリングターゲットを先に述べた通りチャンバ内に適切に配置してスパッタリングを行うことで容易に実現することができる。

本発明の方法に用いられるスパッタリングターゲットの材質は何ら限定されない。アーキングを低減しながら、膜厚均一性に優れたスパッタ膜の形成を可能とするといった本発明の利点は、ターゲットの材質というよりも、むしろターゲットの形状および配置や、マグネトロンスパッタリングというスパッタリング方式といった要因により実現されているものと考えられるためである。すなわち、ターゲットの構成原子の種類にかかわらず、スパッタリング時のチャンバ内における構成成分の挙動は基本的には同様であると考えられる。もっとも、本発明の好ましい態様によれば、スパッタリングターゲットが、酸化インジウム系酸化物で構成されるのが好ましく、より好ましくはＩＴＯ（錫がドープされた酸化インジウム）である。

上記の通りスパッタリングターゲットが配置されたマグネトロンスパッタリング装置において、スパッタリング操作が行われる。スパッタリング操作は、マグネトロンスパッタリングにおいて一般的に採用されている公知の条件（例えば、到達真空度、スパッタリング圧力、含有酸素分圧、投入電力、基板温度等）に従い行うことができる。なお、好ましい到達真空度は、１×１０^-５〜１×１０^-３Ｐａであり、より好ましくは５×１０^-５〜３×１０^-４Ｐａである。また、好ましいスパッタリング圧力（窒素換算値のＡｒ圧力）は、０．１〜１．０Ｐａであり、より好ましくは０．３〜０．５Ｐａである。好ましい含有酸素分圧は１×１０^-４〜５×１０^-２Ｐａであり、より好ましくは２×１０^-３〜２×１０^-２Ｐａである。好ましい投入電力は、０．５〜１０Ｗ/ｃｍ^２であり、より好ましくは１〜６Ｗ/ｃｍ^２である。好ましい基板温度は０〜３００℃である。このようなスパッタリングによれば、スパッタリング中のアーキングを効果的に低減しながら、膜厚均一性に優れたスパッタ膜を効率的に形成することができる。

スパッタリングターゲットの製造方法
本発明の方法に用いるスパッタリングターゲットは、特開平１１−２８６００２号公報に記載されるような公知の方法に基づき作製することができる。そのようなスパッタリングターゲットとして、セラミックスおよびＩＴＯ焼結体を製造する方法の一例について以下に説明する。

（１）原料粉の調整
セラミックス原料粉に仮焼処理や粉砕処理を施して、一次粒子径や比表面積を調整する。これによりスラリー化を容易に行うことができる。ＩＴＯ焼結体の場合では、酸化インジウム粉と酸化錫粉として市販品を使用できる。ただし、市販の酸化インジウム粉にあっては、予め仮焼などの処理により粒成長させておくことが好ましい。酸化インジウム粉の一次粒子径は０．１〜０．５μｍの範囲とするのが好ましく、この範囲内であると、成形密度の低下や密度ムラによる脱脂を防止し、焼結時におけるクラック、割れ、および反りを防止することができる。

（２）スラリーの調製
セラミックス原料粉を単独または数種類をイオン交換水と有機添加剤（分散剤、バインダー、消泡剤）を加えてボールミル混合し、スラリーの調整を行う。ＩＴＯ焼結体の場合は、原料の酸化インジウム粉と酸化錫粉を予め乾式ボールミルで混合、粉砕する。酸化錫の組成は５〜１０重量％が好ましい。この際、イオン交換水１〜５重量％を加えておくと原料粉のポット壁への付着を減少させ、混合を十分に行なえる効果が期待できる。ボールミルのポットとしては、樹脂製ポットを使用するのが好ましい。またボールの材質は、比重が大きくて耐摩耗性に優れたジルコニアが好ましい。乾式ボールミルは、凝集粒子を解砕するとともに、粉の嵩密度を上げる効果がある。

次に、前記ボールミルポット中へイオン交換水を１０〜２５重量％、および有機添加剤（分散剤）を添加し、樹脂製ポットにて混合を行って原料粉を分散させる。分散剤としてはポリカルボン酸系分散剤が使用でき、添加量は０．２〜１．０重量％が好ましい。

さらに、有機添加剤（バインダー）を添加して混合を行い、スラリーを得る。バインダーとしてはワックス系バインダーが使用でき、その添加量は０．３〜１．０重量％が好ましい。スラリー粘度としては１００ｃｐ以下のスラリーを調製することが好ましい。スラリー粘度が高いと脱気が困難になったり、容器やボールへの付着によってスラリー回収率が低下する。最後に、スラリーに有機添加剤（消泡剤）を添加して減圧脱気する。消泡剤としては、アミド系消泡剤が使用でき、添加量は０．０１〜０．５重量％が好ましい。

（３）濾過式成形型による成形体の製作
脱気した前記スラリーを成形型に注入し、フィルターの下型面側を減圧し、スラリー中の水分をフィルター面側から減圧排水することにより成形する。減圧は−７００ｍｍＨｇより大きい方が好ましい。減圧には真空ポンプなどを使用することができる。減圧排水時間は、成形体の着肉終了から約３０分後までがよい。減圧排水時間が短いと、成形体の成形用型枠からの離型性が悪くなりクラックが発生することがある。また減圧排水時間が長すぎると、減圧排水中に成形用型枠から成形体が離型して隙間から空気が吸引され、成形体の離型部分のみが急速に乾燥しクラックが発生することがある。

（４）成形体の乾燥、脱脂
前記により得られた成形体を自然乾燥するのが好ましい。成形体は離型時に１０重量％程度の水分を含んでおり、成形体の乾燥を乾燥器などを使用して急速に行うと、乾燥ムラから成形体の反り、クラックが発生することがある。さらに、乾燥した成形体の脱脂を行う。成形体の脱脂を行わないと焼成時に成形体に反りやクラック、割れが発生しやすくなる。脱脂は熱風循環式脱脂炉等を使用して４００〜６００℃で加熱し、残留水分およびバインダーを除去することが好ましい。

（５）成形体の焼成
成形体を焼成することにより高純度セラミックス焼結体、すなわちスパッタリングターゲットが得られる。ＩＴＯ焼結体の場合、焼成温度は１４００〜１６００℃が好ましい。焼成雰囲気としては大気および酸素が使用できるが、酸素雰囲気を用いることが高密度の焼結体を得るためには好ましい。

本発明を以下の例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。

予備試験：エロージョン／非エロージョン領域の決定
スパッタリング装置のチャンバ内のエロージョン領域および非エロージョン領域を決定し、それに適合したスパッタリングターゲットを設計するために、エロージョン／非エロージョン領域を以下のようにして決定した。まず、スパッタリング装置として、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置（三井金属鉱業株式会社製）を用意した。また、スパッタリングターゲットとして、直径152.4mm、厚さ6mmの円形平板状ＩＴＯターゲット（密度7.10g/cm³、純度99.9995％）を用意した。このＩＴＯターゲットは、特開平１１−２８６００２号公報などに記載されるような公知技術に従い作製できるものである。そして、このスパッタリング装置のチャンバ内に、このＩＴＯターゲットを装着して、スパッタリングを以下の条件で行った。
排気系：クライオポンプ、ロータリーポンプ
到達真空度：３．０×１０^−４Ｐａ
スパッタリング圧力：０．４Ｐａ（窒素換算値のＡｒ圧力）
酸素分圧：５．０×１０^−３Ｐａ
投入電力：６００Ｗ（１．８５Ｗ/ｃｍ^２）
基板温度：１００℃
ガラス基板：コーニング＃1737（板厚：０．８ｍｍ）

スパッタリング終了後、ターゲットを観察したところ、ターゲットの中心から半径方向25〜65mmの領域のドーナツ部分がエロージョン領域であることが判明した。したがって、使用したスパッタリング装置のチャンバ内において、その中心から半径方向25〜65mmの領域のドーナツ部分をエロージョン領域と、それ以外の領域を非エロージョン領域であると決定した。

例１〜３
（１）スパッタリングターゲットの作製
ターゲット材として、直径152.4mm、厚さ6mmの円形平板状ＩＴＯターゲット（密度7.10g/cm³、純度99.9995％）を用意した。このＩＴＯターゲットは、特開平１１−２８６００２号公報などに記載されるような公知技術に従い作製できるものである。このＩＴＯターゲットの表面を機械加工して、図４に示されるような、厚肉部、傾斜部、および薄肉部からなる凹凸形状を付与した。このとき、図４に示される各部位の幅Ｗ₁、Ｗ₂、Ｗ₃、Ｗ₄、およびＷ₅と、図５に示される傾斜部の傾斜が始まる起点のエロージョン／非エロージョン領域境界線からのずれ幅と、図５に示される上記境界線上における傾斜部の、薄肉部表面を基準とした高さとが表１に示される値となるように機械加工を行った。このようなターゲットを２枚作製した。

（２）スパッタリング中のアーキング頻度の評価
上記（１）で得られたスパッタリングターゲットの一枚をバッキングプレートに接合させて、予備試験で使用されたＤＣマグネトロンスパッタ装置（三井金属鉱業株式会社製）内の所定位置に装着した。このとき、スパッタリングターゲットの断面と、エロージョン／非エロージョン領域との関係は図６（ａ）に示される通りとなり、内側の傾斜部と外側の傾斜部の両方がエロージョン領域および非エロージョン領域の両方にまたがるような位置関係が形成された。次いで、以下の条件でスパッタリングを行った。
排気系：クライオポンプ、ロータリーポンプ
到達真空度：３．０×１０^−４Ｐａ
スパッタリング圧力：０．４Ｐａ（窒素換算値のＡｒ圧力）
酸素分圧：５．０×１０^−３Ｐａ
投入電力：６００Ｗ（１．８５Ｗ/ｃｍ^２）
基板温度：１００℃
ガラス基板：コーニング＃1737（板厚：０．８ｍｍ）

スパッタリングを開始して５分経過後以降に発生したアーキングの回数を測定し、累積アーキング回数が５０回に達した時点における投入電力量（Ｗｈ/ｃｍ²）を求め、これをＩＴＯスパッタリングターゲット材の寿命、すなわち「５０カウントライフ」として評価した。このとき、アーキングの検出は、μアーキングモニター（ランドマークテクノロジー社製、MAM Genesis）を以下の条件で使用することにより行った。
アーキング検出電圧：１００Ｖ
大中アークエネルギー境界：５０ｍＪ
中小アークエネルギー境界：１０ｍＪ
その結果は、表１に示される通りであり、例１〜３のいずれにおいても、５０カウントライフが長くアーキングが起こりにくいことが判明した。

さらに、累積アーキング回数が５０回に達した後もスパッタリングを継続し、投入電力量（Ｗｈ/ｃｍ²）と累積アーキング回数との関係を調べたところ、図７に示される通りの結果が得られた。また、スパッタリング終了後、傾斜部がスパッタリングにより侵食されて現出した突起形状を観察したところ、図６（ｂ）に示されるような形状が確認された。また、その突起形状の、薄肉部の表面を基準とした高さを測定したところ、表１に示される通りの結果が得られた。

（３）スパッタ膜の膜厚分布バラツキの評価
上記（１）で得られたスパッタリングターゲットの他の一枚を用いて、上記（２）と同様にしてスパッタリングを開始した。そして、電力量が85Wh/cm²に到達した時点で、新しいガラス基板（コーニング＃1737（100×100×０．８ｍｍ））を所定位置に挿入し、700Åの膜厚を目標にスパッタリングを行った。スパッタリング終了後、基板上に形成されたＩＴＯスパッタ膜の膜厚分布を、その中央の90×90ｍｍ四方の領域内の、図８に示されるように縦４×横４に均等配置された合計１６点において測定することにより行った。得られた１６個の膜厚測定値を下記式に適用して、膜厚分布バラツキ（％）を算出した。
膜厚分布バラツキ（％） ＝ １００×（Ｔ_max−Ｔ_min）／２Ｔ_ave
（式中、Ｔ_maxは測定された最大膜厚であり、Ｔ_minは測定された最小膜厚であり、Ｔ_aveは測定された膜厚の平均値である。）
結果は、表１に示される通りであり、例１〜３のいずれも膜厚分布バラツキが小さく、特に傾斜部起点の境界線からのずれ幅がより小さい例１および２においては膜厚分布が一段と小さいことが判明した。

例４〜６
ターゲットの機械加工を表１に示される条件で行い、図９（ａ）に示されるように内側の傾斜部のみがエロージョン領域および非エロージョン領域の両方にまたがるような位置関係が形成されたこと以外は、例１と同様にしてスパッタリングターゲットの作製および各種評価試験を行った。各種評価試験の結果は表１、図４、図７、および図９（ｂ）に示される通りであり、例４〜６のいすれにおいても、５０カウントライフが長くアーキングが起こりにくいこと、および膜厚分布バラツキが小さいことが判明した。

例７（比較）
ターゲットの機械加工を表１に示される条件で行い、図１０（ａ）に示されるように内側の傾斜部と外側の傾斜部の両方の傾斜の起点がエロージョン／非エロージョン境界線上に位置し、エロージョン領域および非エロージョン領域の両方にまたがらないような位置関係が形成されたこと以外は、例１と同様にしてスパッタリングターゲットの作製を行った。そして、例１と同様にしてスパッタリングを開始したが、アーキングが多くなってきたところでスパッタリングを終了して、ターゲットを観察した。傾斜部がスパッタリングにより侵食されて現出した突起形状を観察したところ、図１０（ｂ）に示されるような形状が観察された。また、その突起形状の、薄肉部の表面を基準とした高さを測定したところ、表１に示される通りの結果が得られた。

例８（比較）
ターゲットの機械加工を表１に示される条件で行い、図１１（ａ）に示されるように内側の傾斜部と外側の傾斜部の両方ともエロージョン領域にのみ位置し、エロージョン領域および非エロージョン領域の両方にまたがらないような位置関係が形成されたこと以外は、例１と同様にしてスパッタリングターゲットの作製および各種評価試験を行った。各種評価試験の結果は表１、図４、図７、および図１１（ｂ）に示される通りであり、膜厚分布バラツキが小さかったものの、５０カウントライフが比較的短くアーキングが比較的起こりやすいことが判明した。

例９（比較）
ターゲットの機械加工を表１に示される条件で行い、図１２（ａ）に示されるように内側の傾斜部と外側の傾斜部の両方とも非エロージョン領域にのみ位置し、エロージョン領域および非エロージョン領域の両方にまたがらないような位置関係が形成されたこと以外は、例１と同様にしてスパッタリングターゲットの作製および各種評価試験を行った。各種評価試験の結果は表１、図４、図７、および図１２（ｂ）に示される通りであり、５０カウントライフが比較的短くアーキングが比較的起こりやすいこと、および膜厚分布バラツキが大きいことが判明した。

例１０（比較）
ターゲット材として図１３（ａ）に示されるような円形平板状ターゲットをそのまま使用したこと以外は、例１と同様にしてスパッタリングターゲットの作製および各種評価試験を行った。すなわち、この例におけるスパッタリングは前述の予備試験と同様である。各種評価試験の結果は表１、図４、図７、および図１３（ｂ）に示される通りであり、５０カウントライフが比較的短くアーキングが比較的起こりやすいこと、および膜厚分布バラツキが大きいことが判明した。

本発明の用いられるスパッタリングターゲットの一例を示す図であり、上側がターゲットの上面図を、下側がその断面図を示している。 本発明の方法における、スパッタリングターゲットの配置および断面形状変化を示す図であり、（ａ）はスパッタリング前の配置および形状を、（ｂ）はスパッタリング後の形状を示す。 本発明の方法における、スパッタリングターゲットの断面形状の変化を模式的に示す概念図であり、（ａ）は境界線上における傾斜部の高さが０．３〜２．０ｍｍ（薄肉部表面基準）の範囲内である場合を、（ｂ）は境界線上における傾斜部の高さが２．０ｍｍ（薄肉部表面基準）を超える場合を示す。図中、実線はスパッタリング前の形状を、点線はスパッタリング開始後の経時変化を段階的に示している。 例１〜９で作製したスパッタリングターゲットの形状および仕様を説明する図であり、上側がターゲットの上面図を、下側がその断面図を示している。 本発明の方法における、傾斜部の傾斜が始まる起点のエロージョン／非エロージョン領域境界線からのずれ幅と、上記境界線上における傾斜部の、薄肉部表面を基準とした高さとを説明する図である。 例１〜３における、スパッタリングターゲットの配置および断面形状変化を示す図であり、（ａ）はスパッタリング前の配置および形状を、（ｂ）はスパッタリング後の形状を示す。 例１〜１０において得られた、投入電力量（Ｗｈ/ｃｍ²）と累積アーキング回数との関係を示す図である。 例１においてスパッタ膜の膜厚分布バラツキの測定を行った領域およびスポットを示す図である。 例４〜６における、スパッタリングターゲットの配置および断面形状変化を示す図であり、（ａ）はスパッタリング前の配置および形状を、（ｂ）はスパッタリング後の形状を示す。 例７における、スパッタリングターゲットの配置および断面形状変化を示す図であり、（ａ）はスパッタリング前の配置および形状を、（ｂ）はスパッタリング後の形状を示す。 例８における、スパッタリングターゲットの配置および断面形状変化を示す図であり、（ａ）はスパッタリング前の配置および形状を、（ｂ）はスパッタリング後の形状を示す。 例９における、スパッタリングターゲットの配置および断面形状変化を示す図であり、（ａ）はスパッタリング前の配置および形状を、（ｂ）はスパッタリング後の形状を示す。 例１０における、スパッタリングターゲットの配置および断面形状変化を示す図であり、（ａ）はスパッタリング前の配置および形状を、（ｂ）はスパッタリング後の形状を示す。

Claims (18)

1. 厚肉部と、該厚肉部よりも小さい厚さを有する少なくとも一つの薄肉部と、前記厚肉部および前記薄肉部の間に形成され、前記厚肉部から前記薄肉部に向かって厚さが連続的に減少する少なくとも一つの傾斜部とを備えたスパッタリングターゲットを用意し、
   マグネトロンスパッタリング装置内に、前記厚肉部および前記薄肉部がエロージョン領域および非エロージョン領域にそれぞれ対応するように前記スパッタリングターゲットを配置し、このとき、前記傾斜部の少なくとも一つが、前記エロージョン領域および非エロージョン領域の両方にまたがり、なおかつ、前記エロージョン領域と前記非エロージョン領域との境界線上において前記薄肉部の表面を基準として０．３〜２．０ｍｍの高さを有するようにし、
   スパッタリング操作を行う
   工程を含んでなる、スパッタリング方法。
2. 前記薄肉部が前記スパッタリングターゲットの外縁に設けられる、請求項１に記載の方法。
3. 前記薄肉部が前記スパッタリングターゲットの中央にもさらに設けられ、それにより前記スパッタリングターゲットが二つの薄肉部を有する、請求項２に記載の方法。
4. 前記スパッタリングターゲットが、矩形形状を有してなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記スパッタリングターゲットが、円形形状を有してなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記スパッタリングターゲットの中央の薄肉部も円形形状を有してなり、それにより前記肉厚部がドーナツ状に形成されてなる、請求項５に記載の方法。
7. 前記傾斜部が二つ以上存在し、該二以上の傾斜部の全てが前記エロージョン領域および非エロージョン領域の両方にまたがるように、前記スパッタリングターゲットが配置される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記二以上の傾斜部の全てが、前記エロージョン領域と前記非エロージョン領域との境界線上において前記薄肉部の表面を基準として０．３〜２．０ｍｍの高さを有するように、前記スパッタリングターゲットが配置される、請求項７に記載の方法。
9. 前記傾斜部がスパッタリングにより侵食されて、前記薄肉部の表面を基準として高さ０．３ｍｍ以上の突起形状が現出するように、前記スパッタリング操作が行われる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記傾斜部の少なくとも一つが、前記エロージョン領域と前記非エロージョン領域との境界線上において前記薄肉部の表面を基準として０．５〜１．５ｍｍの高さを有するように、前記スパッタリングターゲットが配置される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記スパッタリングターゲットが、酸化インジウム系酸化物からなる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法に使用されるスパッタリングターゲットであって、
    厚肉部と、
    該厚肉部よりも小さい厚さを有する少なくとも一つの薄肉部と、
    前記厚肉部および前記薄肉部の間に形成され、前記厚肉部から前記薄肉部に向かって厚さが連続的に減少する少なくとも一つの傾斜部と
    を備えてなる、スパッタリングターゲット。
13. 前記薄肉部が前記スパッタリングターゲットの外縁に設けられる、請求項１２に記載のスパッタリングターゲット。
14. 前記薄肉部が前記スパッタリングターゲットの中央にもさらに設けられ、それにより前記スパッタリングターゲットが二つの薄肉部を有する、請求項１２に記載のスパッタリングターゲット。
15. 前記スパッタリングターゲットが、矩形形状を有してなる、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
16. 前記スパッタリングターゲットが、円形形状を有してなる、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
17. 前記スパッタリングターゲットの中央の薄肉部も円形形状を有してなり、それにより前記肉厚部がドーナツ状に形成されてなる、請求項１６に記載のスパッタリングターゲット。
18. 前記スパッタリングターゲットが、酸化インジウム系酸化物からなる、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。

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