JP2009287043A

JP2009287043A - Antimony oxide sputtering target having excellent cracking resistance

Info

Publication number: JP2009287043A
Application number: JP2008137413A
Authority: JP
Inventors: Shuhin Cho; 守斌張; Kenichiro Miseki; 賢一郎三関
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2009-12-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antimony oxide sputtering target having excellent crack resistance. <P>SOLUTION: The antimony oxide sputtering target having excellent crack resistance has the component composition consisting of Sb<SB>2</SB>O<SB>y</SB>(where, y denotes the atom ratio of 1.7 to 2.85), and the structure with Sb<SB>2</SB>O<SB>3</SB>particle phase being dispersed in Sb base. In the Sb<SB>2</SB>O<SB>3</SB>particle phase, the maximum particle size is ≤250 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、酸化アンチモン薄膜をスパッタリングにより成膜するために使用する耐割れ性に優れた酸化アンチモンスパッタリングターゲット（以下、酸化アンチモンターゲットと云う）に関するものである。 The present invention relates to an antimony oxide sputtering target (hereinafter referred to as an antimony oxide target) excellent in crack resistance used for forming an antimony oxide thin film by sputtering.

一般に、酸化アンチモン薄膜は各種の光学薄膜として使用されることは知られており、この酸化アンチモン薄膜はスパッタリングにより成膜することが知られている。例えば、入射した光が吸収されてほとんど反射することのない反射防止光学薄膜は、鏡やフラットパネルディスプレイの表示面上に形成されることにより、光の反射を防止している。この反射防止光学薄膜の一例が特許文献１に記載されており、この特許文献１には、反射防止光学薄膜は第１層、第２層および第３層の順に積層された積層膜から構成されており、前記第１層は厚さが約７０〜１００ｎｍを有する窒化ケイ素、酸化亜鉛、インジウム酸化第一錫、酸化ビスマス、酸化第二錫、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化アンチモン、酸化ガドリニウムなどの層で構成されており、第２層は厚さが約２０〜３５ｎｍを有する酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタルなどの層で構成されており、第３層は厚さが約７０〜９５ｎｍを有する二酸化ケイ素、フッ化マグネシウムなどの層で構成されており、前記第１層として酸化アンチモン薄膜を使用することが記載されている。
特表２００５−５０２０７７号公報 In general, it is known that an antimony oxide thin film is used as various optical thin films, and this antimony oxide thin film is known to be formed by sputtering. For example, an antireflection optical thin film that absorbs incident light and hardly reflects it is formed on the display surface of a mirror or a flat panel display, thereby preventing light reflection. An example of this antireflection optical thin film is described in Patent Document 1. In Patent Document 1, the antireflection optical thin film is composed of a laminated film in which a first layer, a second layer, and a third layer are laminated in this order. The first layer has a thickness of about 70 to 100 nm, such as silicon nitride, zinc oxide, indium stannous oxide, bismuth oxide, stannic oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, antimony oxide, gadolinium oxide, etc. The second layer is composed of a layer of titanium oxide, niobium oxide, tantalum oxide or the like having a thickness of about 20 to 35 nm, and the third layer has a thickness of about 70 to 95 nm. It is composed of layers such as silicon dioxide and magnesium fluoride, and describes that an antimony oxide thin film is used as the first layer.
JP 2005-502077 gazette

前述のように、酸化アンチモン薄膜は、酸化アンチモンターゲットを使用し、スパッタリングにより成膜することは知られているが、通常の酸化アンチモンターゲットを用いて高出力スパッタすると、スパッタリング中に割れが発生し、スパッタリング操作を途中で中断しなければならなくなって、効率よく高出力スパッタを行うことができなかった。 As described above, it is known that an antimony oxide thin film is formed by sputtering using an antimony oxide target. The sputtering operation had to be interrupted, and high power sputtering could not be performed efficiently.

本発明者らは高出力スパッタしてもスパッタ中に割れが発生することのない耐割れ性に優れた酸化アンチモンターゲットを作製すべく研究を行った。その結果、
（イ）Ｓｂ₂Ｏ₃粉末と金属Ｓｂ粉末を、Ｓｂ_２Ｏ_ｙ（ただし、ｙは原子比で１．７〜２．８５）となる成分組成を有するように配合し混合して得られた混合粉末をホットプレスして得られた酸化アンチモンターゲットは、金属Ｓｂ素地中にＳｂ₂Ｏ₃粒子相が分散している組織を有し、この成分組成および組織を有する酸化アンチモンターゲットは、高速スパッタを行っても割れが発生することはない、
（ロ）前記Ｓｂ₂Ｏ₃粒子相は、最大粒径が２５０μｍ以下の粒径を有することが好ましい、という研究結果が得られたのである。 The present inventors have studied to produce an antimony oxide target having excellent cracking resistance that does not generate cracks even during high-power sputtering. as a result,
(B) Obtained by mixing and mixing Sb ₂ O ₃ powder and metal Sb powder so as to have a component composition of Sb ₂ O _y (y is 1.7 to 2.85 in atomic ratio). The antimony oxide target obtained by hot-pressing the mixed powder has a structure in which the Sb ₂ O ₃ particle phase is dispersed in the metal Sb substrate. No cracks will occur even if
(B) The research result that the Sb ₂ O ₃ particle phase preferably has a maximum particle size of 250 μm or less was obtained.

この発明は、かかる研究結果に基づいて成されたものであって、
（１）Ｓｂ_２Ｏ_ｙ（ただし、ｙは原子比で１．７〜２．８５）からなる成分組成および金属Ｓｂ素地中にＳｂ₂Ｏ₃粒子相が分散している組織を有する耐割れ性に優れた酸化アンチモンスパッタリングターゲット、
（２）前記Ｓｂ₂Ｏ₃粒子相は、最大粒径が２５０μｍ以下の粒径を有する前記（１）記載の耐割れ性に優れた酸化アンチモンスパッタリングターゲット、に特徴を有するものである。 The present invention has been made based on such research results,
(1) Crack resistance having a component composition comprising Sb ₂ O _y (y is 1.7 to 2.85 in atomic ratio) and a structure in which the Sb ₂ O ₃ particle phase is dispersed in the metal Sb substrate. Excellent antimony oxide sputtering target,
(2) The Sb ₂ O ₃ particle phase is characterized by the antimony oxide sputtering target having a maximum particle size of 250 μm or less and excellent in crack resistance according to (1).

この発明の耐割れ性に優れた酸化アンチモンスパッタリングターゲットを製造するには、原料粉末として、最大粒径が２５０μｍ以下の酸化アンチモン粉末と金属Ｓｂ粉末を用意し、これら原料粉末をＳｂ_２Ｏ_ｙ（ただし、ｙは原子比で１．７〜２．８５）からなる成分組成を有するように配合し混合し成形した後ホットプレスすることにより作製することができる。
このようにして作製したこの発明の耐割れ性に優れた酸化アンチモンスパッタリングターゲットは、金属Ｓｂの素地中に最大粒径で２５０μｍ以下のＳｂ₂Ｏ₃粒子相が分散している組織を有しており、酸素を含む雰囲気中で高周波スパッタすることによりＳｂ₂Ｏ₃膜を成膜する。 In order to produce the antimony oxide sputtering target having excellent crack resistance according to the present invention, antimony oxide powder having a maximum particle size of 250 μm or less and metal Sb powder are prepared as raw material powders, and these raw material powders are made of Sb ₂ O _y ( However, y can be produced by hot pressing after blending, mixing and molding so as to have a component composition of 1.7 to 2.85) in atomic ratio.
The antimony oxide sputtering target excellent in crack resistance of the present invention thus produced has a structure in which an Sb ₂ O ₃ particle phase having a maximum particle size of 250 μm or less is dispersed in a metal Sb substrate. The Sb ₂ O ₃ film is formed by high frequency sputtering in an atmosphere containing oxygen.

この発明の耐割れ性に優れた酸化アンチモンスパッタリングターゲットの成分組成をＳｂ_２Ｏ_ｙ（ただし、ｙは原子比で１．７〜２．８５）となるように規定したのは、ｙが１．７より小さいとリアクティブスパッタによる膜の酸素コントロールが難しくなると共に膜の透明性が悪くなるので好ましくなく、一方、ｙが２．８５を越えて大きくなるとスパッタ中に割れが発生するようになるので好ましくないからである。さらに、この発明の耐割れ性に優れた酸化アンチモンスパッタリングターゲットの金属Ｓｂ素地中に分散するＳｂ₂Ｏ₃粒子相の粒径を最大粒径で２５０μｍ以下と規定したのは、Ｓｂ₂Ｏ₃粒子相の最大粒径が２５０μｍを越えるようになると、スパッタ中に割れが発生するようになるので好ましくないからである。 The component composition of the antimony oxide sputtering target having excellent crack resistance according to the present invention is defined to be Sb ₂ O _y (where y is 1.7 to 2.85 in atomic ratio). If it is less than 7, oxygen control of the film by reactive sputtering becomes difficult and the transparency of the film deteriorates, which is not preferable. On the other hand, if y exceeds 2.85, cracking occurs during sputtering. It is because it is not preferable. Furthermore, was defined as 250μm or less in maximum particle size the particle size of Sb ₂ O ₃ particulate phase dispersed in the metal Sb in the matrix of the superior antimony oxide sputtering target cracking resistance of the present invention, Sb ₂ O ₃ particles This is because if the maximum particle size of the phase exceeds 250 μm, cracking occurs during sputtering, which is not preferable.

この発明の耐割れ性に優れた酸化アンチモンのターゲットは、高出力スパッタを行ってもターゲットに割れが生じないので一層効率良くスパッタリングを行うことができる。 The antimony oxide target excellent in crack resistance according to the present invention can be sputtered more efficiently because the target is not cracked even when high power sputtering is performed.

つぎに、この発明の耐割れ性に優れた酸化アンチモンスパッタリングターゲットを実施例により具体的に説明する。
原料粉末として、表１に示される最大粒径を有するＳｂ₂Ｏ₃粉末および平均粒径：１００μｍを有する金属Ｓｂ粉末を用意し、これら原料粉末を表１に示される割合となるように配合し、乾式混合装置を用いて混合し、得られた混合粉末をモールドに充填し、真空雰囲気中、温度：３００℃、圧力：７０ＭＰａにてホットプレスしたのち機械加工することにより、直径：１００ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有し、表１に示されるＳｂ_２Ｏ_ｙにおけるｙの値を有する本発明ターゲット１〜１２、比較ターゲット１〜３および従来ターゲット１を作製した。
これら本発明ターゲット１〜１２、比較ターゲット１〜３および従来ターゲット１の切断面を研磨し、金属顕微鏡を用いて切断研磨面の金属Ｓｂ素地中に分散するＳｂ₂Ｏ₃粒子相の最大粒径を測定し、その結果を表１に示した。 Next, the antimony oxide sputtering target having excellent crack resistance according to the present invention will be specifically described with reference to examples.
As the raw material powder, Sb ₂ O ₃ powder having the maximum particle size shown in Table 1 and metal Sb powder having an average particle size: 100 μm are prepared, and these raw material powders are blended so as to have the ratio shown in Table 1. The mixture powder was mixed using a dry mixing apparatus, the obtained mixed powder was filled into a mold, and hot-pressed in a vacuum atmosphere at a temperature of 300 ° C. and a pressure of 70 MPa, and then machined to obtain a diameter of 100 mm and a thickness of 100 mm. The present invention targets 1 to 12, comparative targets 1 to 3, and conventional target 1 having a dimension of 5 mm and having a value of _y in Sb ₂ O _y shown in Table 1 were prepared.
The maximum particle size of the Sb ₂ O ₃ particle phase that is obtained by polishing the cut surfaces of the present invention targets 1 to 12, comparative targets 1 to 3, and conventional target 1 and dispersing them in the metal Sb substrate of the cut and polished surface using a metal microscope The results are shown in Table 1.

さらに、得られた本発明ターゲット１〜１２、比較ターゲット１〜３および従来ターゲット１を無酸素銅製の水冷バッキングプレートにハンダ付けした状態で、スパッタリング装置に装着し、まず装置内を真空排気装置にて１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下に排気したのち、Ａｒガスおよび酸素ガスを導入して装置内雰囲気をＡｒガス分圧：５ｍＴｏｒｒ、酸素ガス分圧：０．５ｍＴｏｒｒの雰囲気とし、かかる状態で本発明ターゲット１〜１２、比較ターゲット１〜３および従来ターゲット１を用い、電源：ＲＦ、スパッタ電力：１００Ｗを印加することにより１時間スパッタリングを行なった。その後パッタリング装置からホットプレスした本発明ターゲット１〜１２、比較ターゲット１〜３および従来ターゲット１を取り出し、ターゲットに割れが発生しているか否かを目視にて観察し、その結果を表１に示した。 Furthermore, the present invention targets 1 to 12, comparative targets 1 to 3 and the conventional target 1 were mounted on a sputtering apparatus in a state where they were soldered to a water-cooled backing plate made of oxygen-free copper, and the inside of the apparatus was first made into a vacuum exhaust apparatus. After evacuating to 1 × 10 ⁻⁶ Torr or less, Ar gas and oxygen gas are introduced to make the atmosphere in the apparatus have an Ar gas partial pressure of 5 mTorr and an oxygen gas partial pressure of 0.5 mTorr. Sputtering was performed for 1 hour using targets 1 to 12, comparative targets 1 to 3, and conventional target 1 by applying power: RF and sputtering power: 100 W. Thereafter, the present invention targets 1 to 12, the comparative targets 1 to 3 and the conventional target 1 that were hot pressed from the sputtering apparatus were taken out, and whether or not cracking occurred in the target was visually observed. The results are shown in Table 1. Indicated.

表１に示される結果から、従来ターゲット１は高出力スパッタを行うと割れが発生したが、本発明ターゲット１〜１２は同じ条件で高出力スパッタを行っても割れは発生しないことが分かる。しかし、Ｓｂ_２Ｏ_ｙにおけるｙが１．７未満である比較ターゲット１はスパッタリングして得られた膜の透明性が悪くなるので好ましくなく、一方、ｙが２．８５を越える成分組成を有する比較ターゲット２および金属Ｓｂ素地中に分散するＳｂ₂Ｏ₃粒子相の最大粒径が２５０μｍよりも大きな比較ターゲット３は高出力スパッタを行うと割れが発生するので好ましくないことが分かる。 From the results shown in Table 1, it can be seen that the conventional target 1 cracked when high power sputtering was performed, but the targets 1 to 12 of the present invention did not crack even when high power sputtering was performed under the same conditions. However, the comparative target 1 in which _y in Sb ₂ O _y is less than 1.7 is not preferable because the film obtained by sputtering deteriorates in transparency, whereas the comparison target 1 in which y exceeds 2.85 is compared. It can be seen that the target 2 and the comparative target 3 in which the maximum particle size of the Sb ₂ O ₃ particle phase dispersed in the metal Sb substrate is larger than 250 μm are not preferable because high-power sputtering causes cracking.

Claims

It has a component composition consisting of Sb ₂ O _y (wherein y is 1.7 to 2.85 in atomic ratio) and a structure in which the Sb ₂ O ₃ particle phase is dispersed in the metal Sb substrate. Antimony oxide sputtering target with excellent crackability.

The antimony oxide sputtering target having excellent crack resistance according to claim 1, wherein the Sb ₂ O ₃ particle phase has a maximum particle size of 250 µm or less.