JP4763962B2

JP4763962B2 - 酸化膜形成用スパッタリングターゲットとそれを用いた酸化膜の製造方法

Info

Publication number: JP4763962B2
Application number: JP2003294138A
Authority: JP
Inventors: 幸伸鈴木; 光一渡邊; 隆石上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2003-08-18
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2023-08-18
Also published as: JP2005060789A

Description

本発明は、例えば反射防止膜のような光学薄膜の形成に好適に用いられる酸化膜形成用スパッタリングターゲットとそれを用いた酸化膜の製造方法に関する。

ディスプレイ装置としては陰極線管（ＣＲＴ）を使用した装置が広く使用されてきたが、ＣＲＴはある程度以上の設置スペースが必要とされることから、軽量・薄型のディスプレイ装置として液晶表示装置が急速に普及している。液晶表示装置は携帯電話やＰＤＡ等の表示部、パソコン用モニタ、家庭用テレビを始めとする各種家電製品等に使用されている。また、自発光タイプのディスプレス装置としては、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）が実用化されている。さらに、電界放出型冷陰極等の電子放出素子を用いた表示装置、いわゆる電界放出型表示装置（ＦＥＤ）の実用化も進められている。

上述したような各種のディスプレイ装置には、当然ながら見やすさが第一に要求される。このため、コントラストの低下要因となる背景の映り込みを防止するために、画面の表面反射を抑制する必要がある。そこで、ディスプレイ装置の表面には一般に反射防止処理が施されている。反射防止膜は高低の屈折率の異なる薄膜を光学設計により交互に積層することで、反射光を干渉させて反射率を減衰させるものである。このような反射防止膜の成膜方法としては主に蒸着法やゾル・ゲル法が採用されてきたが、最近では生産能力と膜厚の制御性の観点からスパッタリング法が採用され始めている。

反射防止膜の構成材料には、高屈折率膜としてＴａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等の酸化膜が、また低屈折率膜としてＳｉの酸化膜が主に用いられている（例えば特許文献１や特許文献２等参照）。これら金属酸化膜の成膜方法としては、(1)金属ターゲット（ＮｂターゲットやＳｉターゲット等）を用いて、ＡｒとＯ₂の混合ガス雰囲気中で反応性スパッタして酸化膜を成膜する方法、(2)金属酸化物ターゲット（ＮｂＯ₂ターゲットやＳｉＯ₂ターゲット等）を用いて、Ａｒ雰囲気中もしくはＡｒとＯ₂の混合ガス雰囲気中でスパッタして酸化膜を成膜する方法、等が知られている。

しかしながら、上述した(1)金属ターゲットおよび(2)金属酸化物ターゲットのいずれを用いた成膜方法においても、スパッタ成膜工程中におけるターゲット表面の酸化が成膜速度を低下させることが問題になっている。このターゲット表面の酸化に起因する成膜速度の低下は、金属酸化膜ひいては反射防止膜などの生産効率の低下要因となっている。特に、金属ターゲットは成膜コストの低減（装置コストの低減や成膜効率の向上等）が図れると共に、大面積への成膜等に有利なＤＣスパッタが適用できるという利点を有する反面、スパッタ成膜時におけるターゲット表面の酸化による成膜速度の低下が著しいという問題を有している。

特開平11-171596号公報特開2002-338354号公報

上述したように、従来の金属ターゲット（Ｔａターゲット、Ｎｂターゲット、Ｓｉターゲット等）を用いた酸化膜の成膜工程においては、ターゲット表面の酸化による成膜速度の低下が著しく、これが金属酸化膜の生産効率の低下要因になっている。金属酸化膜は例えば反射防止機能、波長分波機能、波長合成機能等を有する光学薄膜として使用されており、特に反射防止膜を適用するディスプレイ装置等の分野は大量生産が必要とされることから、金属酸化膜の生産性を高めることが強く求められている。

本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、反射防止機能、波長分波機能、波長合成機能等を有する光学薄膜に好適な金属酸化膜をスパッタ成膜するにあたって、金属酸化膜の成膜速度の低下を抑制することによって、金属酸化膜ひいては光学薄膜等の生産効率を高めることを可能にした酸化膜形成用スパッタリングターゲットおよびそれを用いた酸化膜の製造方法を提供することを目的としている。

本発明の酸化膜形成用スパッタリングターゲットは、ＴａおよびＮｂから選ばれる１種の元素と、炭素および前記元素の炭化物から選ばれる少なくとも一方とからなり、炭素含有量が１質量％以上５０質量％以下、かつ相対密度が５０％以上９５％以下であるターゲット素材と、前記ターゲット素材に接合されるバッキングプレートとを具備することを特徴としている。また、本発明の酸化膜形成用スパッタリングターゲットは、Ｓｉ粉末と炭素粉末とを混合、焼結してなり、炭素含有量が１質量％以上２０質量％以下または４０質量％以上５０質量％以下、かつ相対密度が５０％以上９５％以下であるターゲット素材と、前記ターゲット素材に接合されるバッキングプレートとを具備することを特徴としている。

また、本発明の酸化膜の製造方法は、Ｔａ、Ｎｂ、およびＳｉから選ばれる１種の元素の酸化膜を形成するにあたって、上記した本発明の酸化膜形成用スパッタリングターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気中でスパッタ成膜する工程を具備することを特徴としている。

本発明においては、Ｔａ、Ｎｂ、およびＳｉから選ばれる１種の金属元素（ここではＳｉを含めて金属元素と称する）の酸化膜を形成する際に用いられるスパッタリングターゲット（ターゲット素材）中に、１〜５０質量％の範囲の炭素を含有させている。上記した金属元素で構成したスパッタリングターゲット中に炭素を含有させることによって、酸素を含有する雰囲気中でのスパッタ成膜時に炭素が酸素と優先的に反応する。このため、ターゲット表面における金属酸化物の生成が抑制されることから、酸化膜の成膜速度を高めることが可能となる。

本発明の酸化膜形成用スパッタリングターゲットによれば、ターゲット中に含まれる炭素に基づいて、金属酸化膜の成膜速度を高めることができる。このようなスパッタリングターゲットを用いた酸化膜の製造方法によれば、光学薄膜もしくはその構成膜等に好適な金属酸化膜の生産効率を高めることが可能となる。

発明を実施するための形態

以下、本発明を実施するための形態について説明する。
本発明の一実施形態による酸化膜形成用スパッタリングターゲットは、ＴａおよびＮｂ、およびＳｉから選ばれる１種の金属元素（ここではＳｉを含めて金属元素と称する）の酸化膜を形成する際に用いられるターゲットであって、そのターゲット素材が、ＴａおよびＮｂから選ばれる１種の元素と、炭素および前記元素の炭化物から選ばれる少なくとも一方とからなり、炭素含有量が１質量％以上５０質量％以下、かつ相対密度が５０％以上９５％以下であること、または、Ｓｉ粉末と炭素粉末とを混合、焼結してなり、炭素含有量が１質量％以上２０質量％以下または４０質量％以上５０質量％以下、かつ相対密度が５０％以上９５％以下であることを特徴としている。

このようなスパッタリングターゲットは、例えば反射防止機能、波長分波機能、波長合成機能等を有する光学薄膜もしくはその構成膜として好適な金属酸化膜の形成等に使用されるものである。反射防止機能を有する光学薄膜としては、高屈折率膜と低屈折率膜とを光学設計に基づいて交互に積層した多層膜が挙げられる。このような反射防止膜の構成膜において、Ｔａ、Ｎｂの酸化物膜は高屈折率膜として利用され、またＳｉの酸化物膜は低屈折率膜として利用される。

酸化膜形成用スパッタリングターゲットの主構成材料となる金属材には、光学薄膜等としての用途を考慮して、例えば純度が９９％以上の金属材、すなわちＴａ、Ｎｂ、およびＳｉから選ばれる１種の金属材を使用することが好ましい。ここで言う純度とは、主構成元素としての金属元素以外の不純物元素、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｋ等の元素の各含有量（質量％）の合計量を１００％から引いた値を示すものである。

スパッタリングターゲットとしての純度、すなわち主構成元素としての金属元素と炭素以外の不純物元素の含有量を100％から引いた値に基づく純度も99％以上であることが好ましい。実用的には、不純物元素量が0.01〜1質量％（主構成元素としての金属元素と炭素の純度が99〜99.99％）の範囲のスパッタリングターゲットを用いることが好ましい。なお、不純物としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｋを挙げたのは、これら元素は原料粉末や製造工程中に不可避的に含まれるもの、あるいは光学薄膜中に含まれると悪影響を与える元素であるからである。言い換えれば、これら元素以外の不純物は原料や工程中に不可避的に含まれる量が極少量であるため、実用的には無視することできる。

上述したようなスパッタリングターゲットを用いて、例えばＡｒとＯ₂の混合ガス雰囲気中で反応性スパッタを実施することによって、光学薄膜やその構成膜等に好適な金属酸化膜が得られる。この際、所定量の炭素を含有するスパッタリングターゲットを用いることで、従来の金属元素単体で構成したスパッタリングターゲットに比べて成膜速度を向上させることができる。従来の金属元素単体で構成したスパッタリングターゲットを用いて反応性スパッタを実施した場合、スパッタ雰囲気中に含まれる酸素がターゲット表面を酸化させ、この酸化物の生成が成膜速度を低下させていたものである。

これに対して、本発明のスパッタリングターゲットは1〜50質量％の範囲の炭素を含有するため、このターゲット中の炭素がスパッタ雰囲気中の酸素と優先的に反応する。炭素と反応した酸素は、例えばＣＯやＣＯ₂となって雰囲気中に揮散する。あるいは、ターゲット表面に生成した酸化物をＣＯやＣＯ₂として揮散させることで、ターゲット表面の酸化物を除去することができる。さらに、ターゲット表面には通常非エロージョン領域が存在し、その部分にスパッタ粒子（酸化物粒子）の再付着が生じるが、この再付着物についてもターゲット中の炭素と反応させることで除去ないしは低減することができる。

このように、ターゲット中の炭素を酸素と優先的に反応させることで、ターゲット表面にはミクロに見ると非酸化部が現出する。この非酸化部（メタル面）にＡｒイオンが衝突することで、メタル状態でのスパッタ蒸発が起こる。このようなメタル状態でのスパッタを実現することによって、従来の金属元素単体で構成したスパッタリングターゲットに比べて成膜速度を向上させることが可能となる。もちろん、スパッタされた金属の原子もしくは原子集団は基板に到達する過程で酸化されるため、所望の金属酸化物（Ｔａ、Ｎｂ、およびＳｉから選ばれる１種の金属酸化物）の膜を得ることができる。

さらに、スパッタリングターゲットの非エロージョン領域に堆積した再付着物は、スパッタ成膜した膜中にパーティクルとして混入したり、また異常放電等を引き起こすおそれがあるが、ターゲット中の炭素でスパッタ粒子の再付着を抑制することで、パーティクルの混入や異常放電等に起因する不良発生率を低減することができる。このように、炭素を含有する酸化膜形成用スパッタリングターゲットを用いることによって、金属酸化膜の成膜速度を高めることが可能となり、さらに膜不良の発生率も低減することができる。

上述したように、酸化膜形成用スパッタリングターゲット中に含まれる炭素は、Ｔａ、Ｎｂ、およびＳｉから選ばれる１種の酸化膜を反応性スパッタで成膜する際の成膜速度の向上に寄与する。このような成膜速度の向上効果を得る上で、スパッタリングターゲットは炭素を１質量％以上の範囲で含有するものとする。炭素含有量が１質量％未満であると、炭素によるターゲット表面の酸化物の生成抑制効果や除去効果を安定して得ることができない。成膜速度の向上効果等をより効果的に得るために、スパッタリングターゲットの炭素含有量は１０質量％以上とすることが好ましい。

一方、酸化膜形成用スパッタリングターゲット中の炭素含有量が多すぎると、成膜した酸化膜中に含まれる炭素量が増加し、反射防止膜等の光学薄膜としての特性が低下する。例えば、反射防止膜の高屈折率膜および低屈折率膜のいずれにおいても、金属酸化膜中の炭素量が多くなりすぎると屈折率が低下する。このようなことから、スパッタリングターゲットは炭素を50質量％以下の範囲で含有するものとする。金属酸化膜の光学薄膜等としての特性をより高めるために、スパッタリングターゲットの炭素含有量は40質量％以下とすることが好ましい。

また、炭素はスパッタリングターゲットの導電性の向上（抵抗率の低下）に対しても効果を発揮し、これによってＤＣスパッタへの適合性を高めることができる。例えば、Ｓｉターゲットの場合を考えると、Ｓｉ元素単独のスパッタリングターゲットでは抵抗率が高すぎて、ＤＣスパッタを適用した際に放電が不安定となるため、十分な成膜精度や成膜効率等を得ることができない。このようなＳｉターゲットに1〜50質量％の範囲の炭素を含有させることによって、導電性が向上してＤＣスパッタを適用することが可能となる。Ｓｉ以外の金属ターゲットについても、導電性の向上によるＤＣスパッタへの適合性やＤＣスパッタ時の成膜効率等を高めることができる。

酸化膜形成用スパッタリングターゲットを構成する素材（ターゲット素材）には、上記した金属元素と炭素との混合物の焼結材を適用することが好ましい。ターゲット素材としては焼結材以外に溶解材も知られているが、焼結ターゲットは製造コストが安価であることに加えて、炭素含有量の制御性に優れるというような利点を有する。さらに、焼結ターゲットは無配向状態もしくはそれに近い状態を有するターゲット面が得られることから、特定の結晶面が配向したターゲット面に起因する経時的な成膜速度の低下や膜厚のばらつき等も抑制することが可能となる。

このような点から、スパッタリングターゲットには焼結ターゲットを適用することが好ましい。特に、ＴａやＮｂ等の高融点金属を適用する場合には、安価で高性能のターゲットが得られやすい焼結材を使用することが好ましい。さらに、Ｓｉターゲットには一般に単結晶材が使用されているが、Ｓｉターゲットに関しても焼結材を使用することで成膜速度の向上等を図ることができる。また、所定量の炭素を含むＳｉターゲットはＤＣスパッタの適用が可能となり、このような点からも成膜コストの低減を図ることが可能となる。

また、酸化膜形成用スパッタリングターゲットを構成する焼結材（焼結ターゲット）の相対密度は50％以上であることが好ましい。スパッタリングターゲットの相対密度が低すぎると、相対的に増加する空孔内までスパッタ成膜時に酸化してしまい、炭素含有ターゲットであっても酸化物の生成抑制効果や除去効果を十分に発揮することができず、これによって成膜速度の低下を招くことになる。焼結ターゲットの相対密度は70％以上であることがより好ましく、さらには80％以上であることが望ましい。ただし、相対密度が高すぎても成膜速度が低下する場合があるため、スパッタリングターゲットの相対密度は95％以下、さらには90％以下であることが好ましい。

上述したような酸化膜形成用スパッタリングターゲットは、以下に示すような焼結法を適用して作製することが好ましい。まず、前述したような純度を有する金属粉末（Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる１種の金属粉末)と炭素粉末とを、所望の割合で混合して原料粉末を調整する。原料粉末は金属粉末とその炭化物粉末との混合物であってもよいし、また金属粉末と焼成により炭素を生じる有機樹脂との混合物等であってもよい。原料粉末の調整時には、金属元素と炭素との均一な混合状態が得られるように、各出発原料を十分に混合することが好ましい。

次に、上記した原料粉末（混合粉末）をホットプレス法、ＨＩＰ法、常圧焼結法等の公知の焼結法で焼結してターゲット素材を作製する。具体的には、原料粉末を所望のターゲット形状に応じた成形型（例えばカーボン型）内に充填する。成形型内に充填された原料粉末は、使用した金属粉末の焼結温度まで昇温されて、例えばホットプレスにより加圧焼結される。このようにして得た加圧焼結体には、必要に応じてＨＩＰ処理を施してもよい。また、通常の加圧成形とＨＩＰとの組合せ、ＣＩＰと常圧焼結との組合せ等、種々の焼結法を適用することができる。

ホットプレス時の焼結温度は、適用した金属元素の融点の1/2以上の温度とすることが好ましく、さらには融点の2/3以上の温度とすることがより好ましい。また、焼結時間は3時間以上とすることが好ましく、さらには5時間以上とすることがより好ましい。さらに、焼結時の圧力は20MPa以上とすることが好ましい。焼結条件がこれらの条件から外れると焼結の進行が不足し、所望密度のターゲット素材が得られないおそれがある。焼結時の雰囲気は真空雰囲気やＡｒ等の不活性雰囲気とすることが好ましい。真空雰囲気を適用する場合には1×10^-3Pa以下とすることが好ましい。このような真空中で焼結を実施することによって、ＮａやＫ等の不純物を十分に除去することができる。

上述したような焼結工程を適用して作製したターゲット素材（焼結材）を、所定の形状に機械加工した後、例えばＡｌやＣｕからなるバッキングプレートと接合することによって、目的とするスパッタリングターゲット（炭素含有スパッタリングターゲット）が得られる。バッキングプレートとの接合には、一般的な拡散接合やソルダー接合を適用することができる。ソルダー接合を適用する場合には、公知のＩｎ系やＳｎ系の接合材を介してバッキングプレートと接合する。

本発明の酸化膜形成用スパッタリングターゲットは、上述したように反射防止機能、波長分波機能、波長合成機能等を有する光学薄膜もしくはその構成膜として好適な金属酸化膜、例えばＴａＯ_ｘ膜、ＮｂＯ_ｘ膜、ＳｉＯ_ｘ膜（ｘはそれぞれ基本的には化学量論組成比に基づく値であるが、それらから外れた値であってもよい）、あるいはこれらの複合酸化膜の形成等に好適に使用されるものである。

このような金属酸化膜は、炭素含有の酸化膜形成用スパッタリングターゲットを用いて、例えばＡｒとＯ₂の混合ガスのような酸素含有雰囲気中で反応性スパッタを行うことにより得ることができる。なお、得られる金属酸化膜はあまり炭素を含まないことが好ましいが、目的とする光学薄膜等の特性に影響を与えない範囲であれば炭素を含んでいてもよい。また、金属酸化膜はＤＣスパッタを適用して成膜することで、成膜コストの低減や成膜効率の向上等を図ることができるが、ＲＦスパッタの適用を除外するものではない。

次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。

実施例１、比較例１、参考例１
まず、純度が３ＮのＴａ粉末と炭素粉末とを用意し、これらをターゲット中の炭素含有量が表１に示す値となるようにそれぞれ混合した。Ｔａ粉末と炭素粉末との混合は、それぞれボールミルを用いて６時間以上実施した。次に、これら混合粉末をカーボン型内に充填してホットプレス装置にセットし、表１に示す焼結温度および焼結時間でそれぞれ加圧焼結した。焼結時の圧力は２０ＭＰａとし、また焼結雰囲気は１×１０^−３Ｐａ以下の真空雰囲気とした。

このようにして得たターゲット素材（Ｔａと炭素との混合焼結体）を、それぞれ直径500mm×厚さ5mmの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、目的とする酸化膜形成用スパッタリングターゲットをそれぞれ得た。表１中の比較例１によるスパッタリングターゲットは、炭素含有量を本発明の範囲外とする以外は同様にして作製したものである。なお、各スパッタリングターゲットの密度（アルキメデス法により測定）は表１に示す通りであった。

次に、上述した実施例１、比較例１、および参考例１による各スパッタリングターゲット（Ｔａと炭素との混合物からなるスパッタリングターゲット）を用いて、スパッタ方式：マグネトロンスパッタ、ＤＣ出力：２ｋＷ、Ａｒ：５０ｓｃｃｍ、Ｏ_２：１０ｓｃｃｍ、スパッタ圧：５Ｐａ、スパッタ時間：３００ｓｅｃの条件下で、それぞれガラス基板（ＢＫ−７）上にＴａ酸化膜（ＴａＯ_ｘ膜）を成膜した。得られた酸化膜の膜厚を測定し、これを成膜時間で割ることで成膜速度（ｎｍ／ｓｅｃ）を求めた。また、各Ｔａ酸化膜の屈折率を測定した。これらの測定・評価結果を表１に併せて示す。

表１から明らかなように、所定量の炭素を含有するＴａターゲットは、Ｔａ単体のターゲットに比べて成膜速度が向上していることが分かる。ただし、所定量の炭素を含有するＴａターゲットであっても、相対密度が低すぎると成膜速度が低下してしまうため、ターゲットの相対密度は50％以上とすることが好ましい。一方、Ｔａターゲットの炭素含有量が多すぎる（炭素含有量＞50質量％）と、得られるＴａ酸化膜の屈折率が低下し、光学薄膜（例えば反射防止膜の高屈折率膜）としての特性が劣化してしまう。

実施例２、比較例２、参考例２
まず、純度が３ＮのＴａ粉末とＴａＣ粉末とを用意し、これらをターゲット中の炭素含有量が表２に示す値となるようにそれぞれ混合した。Ｔａ粉末とＴａＣ粉末との混合は、それぞれボールミルを用いて６時間以上実施した。次に、これら混合粉末をカーボン型内に充填してホットプレス装置にセットし、表２に示す焼結温度および焼結時間でそれぞれ加圧焼結した。焼結時の圧力は２０ＭＰａとし、また焼結雰囲気は１×１０^−３Ｐａ以下の真空雰囲気とした。

このようにして得たターゲット素材（Ｔａと炭素との混合焼結体）を、それぞれ直径500mm×厚さ5mmの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、目的とする酸化膜形成用スパッタリングターゲットをそれぞれ得た。表２中の比較例２によるスパッタリングターゲットは、炭素含有量を本発明の範囲外とする以外は同様にして作製したものである。なお、各スパッタリングターゲットの密度（アルキメデス法により測定）は表２に示す通りであった。

次に、上述した実施例２、比較例２、および参考例２による各スパッタリングターゲット（Ｔａと炭素との混合物からなるスパッタリングターゲット）を用いて、スパッタ方式：マグネトロンスパッタ、ＤＣ出力：２ｋＷ、Ａｒ：５０ｓｃｃｍ、Ｏ_２：１０ｓｃｃｍ、スパッタ圧：５Ｐａ、スパッタ時間：３００ｓｅｃの条件下で、それぞれガラス基板（ＢＫ−７）上にＴａ酸化膜（ＴａＯ_ｘ膜）を成膜した。得られた酸化膜の膜厚を測定し、これを成膜時間で割ることで成膜速度（ｎｍ／ｓｅｃ）を求めた。また、各Ｔａ酸化膜の屈折率を測定した。これらの測定・評価結果を表２に併せて示す。

実施例３、比較例３、参考例３
まず、純度が３ＮのＮｂａ粉末と炭素粉末とを用意し、これらをターゲット中の炭素含有量が表３に示す値となるようにそれぞれ混合した。Ｎｂ粉末と炭素粉末との混合は、それぞれボールミルを用いて６時間以上実施した。次に、これら混合粉末をカーボン型内に充填してホットプレス装置にセットし、表３に示す焼結温度および焼結時間でそれぞれ加圧焼結した。焼結時の圧力は２０ＭＰａとし、また焼結雰囲気は１×１０^−３Ｐａ以下の真空雰囲気とした。

このようにして得たターゲット素材（Ｎｂと炭素との混合焼結体）を、それぞれ直径500mm×厚さ5mmの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、目的とする酸化膜形成用スパッタリングターゲットをそれぞれ得た。表３中の比較例３によるスパッタリングターゲットは、炭素含有量を本発明の範囲外とする以外は同様にして作製したものである。なお、各スパッタリングターゲットの密度（アルキメデス法により測定）は表３に示す通りであった。

次に、上述した実施例３、比較例３、および参考例３による各スパッタリングターゲット（Ｎｂと炭素との混合物からなるスパッタリングターゲット）を用いて、スパッタ方式：マグネトロンスパッタ、ＤＣ出力：２ｋＷ、Ａｒ：５０ｓｃｃｍ、Ｏ_２：１０ｓｃｃｍ、スパッタ圧：５Ｐａ、スパッタ時間：３００ｓｅｃの条件下で、それぞれガラス基板（ＢＫ−７）上にＮｂ酸化膜（ＮｂＯ_ｘ膜）を成膜した。得られた酸化膜の膜厚を測定し、これを成膜時間で割ることで成膜速度（ｎｍ／ｓｅｃ）を求めた。また、各Ｎｂ酸化膜の屈折率を測定した。これらの測定・評価結果を表３に併せて示す。

表３から明らかなように、所定量の炭素を含有するＮｂターゲットは、Ｎｂ単体のターゲットに比べて成膜速度が向上していることが分かる。ただし、所定量の炭素を含有するＮｂターゲットであっても、相対密度が低すぎると成膜速度が低下してしまうため、ターゲットの相対密度は50％以上とすることが好ましい。一方、Ｎｂターゲットの炭素含有量が多すぎる（炭素含有量＞50質量％）と、得られるＮｂ酸化膜の屈折率が低下し、光学薄膜（例えば反射防止膜の高屈折率膜）としての特性が劣化してしまう。

実施例４、比較例４、参考例４
まず、純度が３ＮのＮｂ粉末とＮｂＣ粉末とを用意し、これらをターゲット中の炭素含有量が表２に示す値となるようにそれぞれ混合した。Ｎｂ粉末とＮｂＣ粉末との混合は、それぞれボールミルを用いて６時間以上実施した。次に、これら混合粉末をカーボン型内に充填してホットプレス装置にセットし、表４に示す焼結温度および焼結時間でそれぞれ加圧焼結した。焼結時の圧力は２０ＭＰａとし、また焼結雰囲気は１×１０^−３Ｐａ以下の真空雰囲気とした。

このようにして得たターゲット素材（Ｔａと炭素との混合焼結体）を、それぞれ直径500mm×厚さ5mmの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、目的とする酸化膜形成用スパッタリングターゲットをそれぞれ得た。表４中の比較例４によるスパッタリングターゲットは、炭素含有量を本発明の範囲外とする以外は同様にして作製したものである。なお、各スパッタリングターゲットの密度（アルキメデス法により測定）は表４に示す通りであった。

次に、上述した実施例４、比較例４、および参考例４による各スパッタリングターゲット（Ｎｂと炭素との混合物からなるスパッタリングターゲット）を用いて、スパッタ方式：マグネトロンスパッタ、ＤＣ出力：２ｋＷ、Ａｒ：５０ｓｃｃｍ、Ｏ_２：１０ｓｃｃｍ、スパッタ圧：５Ｐａ、スパッタ時間：３００ｓｅｃの条件下で、それぞれガラス基板（ＢＫ−７）上にＮｂ酸化膜（ＮｂＯ_ｘ膜）を成膜した。得られた酸化膜の膜厚を測定し、これを成膜時間で割ることで成膜速度（ｎｍ／ｓｅｃ）を求めた。また、各Ｎｂ酸化膜の屈折率を測定した。これらの測定・評価結果を表４に併せて示す。

実施例５、比較例５、参考例５
まず、純度が３ＮのＳｉ粉末と炭素粉末とを用意し、これらをターゲット中の炭素含有量が表５に示す値となるようにそれぞれ混合した。Ｓｉ粉末と炭素粉末との混合は、それぞれボールミルを用いて６時間以上実施した。次に、これら混合粉末をカーボン型内に充填してホットプレス装置にセットし、表５に示す焼結温度および焼結時間でそれぞれ加圧焼結した。焼結時の圧力は２０ＭＰａとし、また焼結雰囲気は１×１０^−３Ｐａ以下の真空雰囲気とした。

このようにして得たターゲット素材（Ｓｉと炭素との混合焼結体）を、それぞれ直径500mm×厚さ5mmの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、目的とする酸化膜形成用スパッタリングターゲットをそれぞれ得た。表５中の比較例５によるスパッタリングターゲットは、炭素含有量を本発明の範囲外とする以外は同様にして作製したものである。なお、各スパッタリングターゲットの密度（アルキメデス法により測定）は表５に示す通りであった。

次に、上述した実施例５、比較例５、および参考例５による各スパッタリングターゲット（Ｓｉと炭素との混合物からなるスパッタリングターゲット）を用いて、スパッタ方式：マグネトロンスパッタ、ＤＣ出力：２ｋＷ、Ａｒ：５０ｓｃｃｍ、Ｏ_２：１０ｓｃｃｍ、スパッタ圧：５Ｐａ、スパッタ時間：３００ｓｅｃの条件下で、それぞれガラス基板（ＢＫ−７）上にＳｉ酸化膜（ＳｉＯ_ｘ膜）を成膜した。得られた酸化膜の膜厚を測定し、これを成膜時間で割ることで成膜速度（ｎｍ／ｓｅｃ）を求めた。また、各Ｓｉ酸化膜の屈折率を測定した。これらの測定・評価結果を表５に併せて示す。

表５から明らかなように、所定量の炭素を含有するＳｉターゲットは、ＤＣスパッタを良好に適用することができ、かつＳｉ単体のターゲットに比べて成膜速度が向上していることが分かる。ただし、所定量の炭素を含有するＳｉターゲットであっても、相対密度が低すぎると成膜速度が低下してしまうため、ターゲットの相対密度は50％以上とすることが好ましい。一方、Ｓｉターゲットの炭素含有量が多すぎる（炭素含有量＞50質量％）と、Ｓｉ酸化膜の屈折率が低下し、光学薄膜（例えば反射防止膜の低屈折率膜）としての特性が低下してしまう。

比較例６、参考例６
まず、純度が３ＮのＳｉ粉末とＳｉＣ粉末とを用意し、これらをターゲット中の炭素含有量が表６に示す値となるようにそれぞれ混合した。Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末との混合は、それぞれボールミルを用いて６時間以上実施した。次に、これら混合粉末をカーボン型内に充填してホットプレス装置にセットし、表６に示す焼結温度および焼結時間でそれぞれ加圧焼結した。焼結時の圧力は２０ＭＰａとし、また焼結雰囲気は１×１０^−３Ｐａ以下の真空雰囲気とした。

このようにして得たターゲット素材（Ｓｉと炭素との混合焼結体）を、それぞれ直径500mm×厚さ5mmの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、目的とする酸化膜形成用スパッタリングターゲットをそれぞれ得た。表６中の比較例６によるスパッタリングターゲットは、炭素含有量を本発明の範囲外とする以外は同様にして作製したものである。なお、各スパッタリングターゲットの密度（アルキメデス法により測定）は表６に示す通りであった。

次に、上述した比較例６、および参考例６による各スパッタリングターゲット（Ｓｉと炭素との混合物からなるスパッタリングターゲット）を用いて、スパッタ方式：マグネトロンスパッタ、ＤＣ出力：２ｋＷ、Ａｒ：５０ｓｃｃｍ、Ｏ_２：１０ｓｃｃｍ、スパッタ圧：５Ｐａ、スパッタ時間：３００ｓｅｃの条件下で、それぞれガラス基板（ＢＫ−７）上にＳｉ酸化膜（ＳｉＯ_ｘ膜）を成膜した。得られた酸化膜の膜厚を測定し、これを成膜時間で割ることで成膜速度（ｎｍ／ｓｅｃ）を求めた。また、各Ｓｉ酸化膜の屈折率を測定した。これらの測定・評価結果を表６に併せて示す。

Claims

ＴａおよびＮｂから選ばれる１種の元素と、炭素および前記元素の炭化物から選ばれる少なくとも一方とからなり、炭素含有量が１質量％以上５０質量％以下、かつ相対密度が５０％以上９５％以下であるターゲット素材と、
前記ターゲット素材に接合されるバッキングプレートと
を具備することを特徴とする酸化膜形成用スパッタリングターゲット。
請求項１記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記ターゲット素材は前記炭素を１０〜４０質量％の範囲で含有することを特徴とする酸化膜形成用スパッタリングターゲット。
Ｓｉ粉末と炭素粉末とを混合、焼結してなり、炭素含有量が１質量％以上２０質量％以下または４０質量％以上５０質量％以下、かつ相対密度が５０％以上９５％以下であるターゲット素材と、
前記ターゲット素材に接合されるバッキングプレートと
を具備することを特徴とする酸化膜形成用スパッタリングターゲット。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記ターゲット素材は相対密度が５０％以上の焼結材からなることを特徴とする酸化膜形成用スパッタリングターゲット。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットにおいて、
光学薄膜の形成用ターゲットとして用いられることを特徴とする酸化膜形成用スパッタリングターゲット。
Ｔａ、Ｎｂ、およびＳｉから選ばれる１種の元素の酸化膜を形成するにあたって、
請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の酸化膜形成用スパッタリングターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気中でスパッタ成膜する工程を具備することを特徴とする酸化膜の製造方法。
請求項６記載の酸化膜の製造方法において、
前記酸化膜は光学薄膜であることを特徴とする酸化膜の製造方法。
請求項６記載の酸化膜の製造方法において、
前記酸化膜は反射防止膜の構成膜であることを特徴とする酸化膜の製造方法。