JP6716863B2

JP6716863B2 - スパッタリングターゲット及びこれを用いたスパッタリング成膜方法

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Publication number: JP6716863B2
Application number: JP2015110620A
Authority: JP
Inventors: 寛人渡邉
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2020-07-01
Anticipated expiration: 2035-05-29
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Description

本発明は、ターゲットの表面に磁場を形成してスパッタリングを行なうマグネトロンスパッタリングに使用するターゲット及び該ターゲットを用いたスパッタリング成膜方法に関する。

携帯電話、携帯電子文書機器、自動販売機、カーナビゲーション等に搭載されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）には、指やペンの先を表示画面に接触させて入力を行う「タッチパネル」の採用が普及している。「タッチパネル」は大きく分けて「抵抗型」と「静電容量型」があり、「抵抗型」のタッチパネルは、樹脂フィルムから成る透明基板上に成膜されたＸ座標（またはＹ座標）検知用の電極シートと、ガラス基板上に成膜されたＹ座標（またはＸ座標）検知用の電極シートとを、絶縁体スペーサーを挟んでこれら両電極シートが対向するように重ね合わせた構造になっている。そして、画面表示に従って透明基板の表面からペン等で押圧することで両電極シートが電気的に接触し、これにより当該押圧位置のＸ座標及びＹ座標が検知できるようになっている。

他方、「静電容量型のタッチパネル」は、絶縁シートを挟んで対向するＸ座標（またはＹ座標）検知用の電極シートと、Ｙ座標（またはＸ座標）検知用の電極シートとからなる積層体の上にガラス等の絶縁体が配置された構造になっており、画面表示に従って絶縁体の表面に指を近づけたときにその近傍のＸ座標検知電極及びＹ座標検知電極の電気容量が変化するため、当該指の位置のＸ座標及びＹ座標が検知できるようになっている。上記した「抵抗型」及び「静電容量型」のタッチパネルはいずれもペン等を移動させればその都度座標を認識することができるので、文字等の入力を行うことが可能な仕組みとなっている。

上記した電極シートを構成する導電性材料として、特許文献１に記載のように従来からＩＴＯ（酸化インジウム−酸化錫）等の透明導電膜が広く用いられている。この透明導電膜は、可視波長領域における透過性に優れるため電極等の回路パターンが殆ど視認されない利点を有するが、金属製の細線よりは電気抵抗値が高いためタッチパネルの大型化や応答速度の高速化には不向きな欠点を有する。

そこで、特許文献２や特許文献３等に開示されているように、電気抵抗値が低いためタッチパネルの大型化や応答速度の高速化に適したメッシュ構造の金属製細線（金属膜）が近年のタッチパネルの大型化に伴って使用され始めている。しかし、金属製細線（金属膜）は可視波長領域における反射率が高いため、例え微細なメッシュ構造に加工したとしても高輝度照明下において回路パターンが視認されることがあり、製品価値を低下させてしまう欠点を有する。

この透明基板側から視認される金属製細線（金属膜）の高い反射率を低減させて電気抵抗値の低い金属製細線（金属膜）の特性を生かすため、特許文献４や特許文献５に記載のように、樹脂フィルムから成る透明基板と金属製細線（金属膜）との間に金属酸化物から成る反応性スパッタリング成膜層（黒化膜とも称される）を介在させる技術が提案されている。

特開２００３−１５１３５８号公報特開２０１１−０１８１９４号公報特開２０１３−０６９２６１号公報特開２０１４−１４２４６２号公報特開２０１３−２２５２７６号公報

金属酸化物から成る上記反応性スパッタリング成膜層は、金属酸化物の成膜効率を図る観点から、通常、酸素を含む反応性ガス雰囲気下で金属ターゲット（金属材）を用いた反応性スパッタリング等により長尺状樹脂フィルム面に連続的に成膜することが行われている。そして、この反応性スパッタリング成膜層上に更に銅等の金属ターゲット（金属材）を用いたスパッタリング等により金属層を連続的に成膜することで電極基板フィルムの作製に使用される積層体フィルムの作製を行っている。

しかし、酸素を含む反応性ガスによる反応性スパッタリングを長時間実施すると、上記金属ターゲットのターゲット面における非エロージョン領域に堆積した絶縁膜（酸化膜）がアーキングの誘因となり、このアーキングにより発生したパーティクルが長尺樹脂フィルムの表面に付着して電極等の回路パターンを形成する際に断線不良やショート不良を発生させることがあった。また、非エロージョン領域に堆積した絶縁膜の堆積量が増加すると絶縁膜が剥離しやすくなり、この剥離した絶縁膜が放電空間に侵入することで異常放電が発生することがあった。この異常放電により発生したパーティクルも長尺樹脂フィルムの表面に付着すると電極等の回路パターンを形成する際に断線不良やショート不良の原因となる。本発明は上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、アーキングや異常放電によるパーティクルの発生を低減することが可能な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。

本発明者は、金属ターゲットのターゲット面の中央部に位置する非エロージョン領域に溝を形成し、この溝に着脱自在に嵌め込んだプレート状部材を定期的に交換することで該非エロージョン領域における絶縁膜の堆積量をある一定量以下に抑えることができ、これによりアーキングや異常放電の発生を抑えて長尺樹脂フィルムの表面に付着するパーティクルの量を低減し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明が提供するスパッタリングターゲットは、マグネトロンスパッタリングに使用されるスパッタリングターゲットであって、矩形板状の該スパッタリングターゲットのターゲット面側の中央部の非エロージョン領域に設けた有底の溝内に、スパッタリング粒子の付着用であって該スパッタリングターゲットと同じ材料の板状部材が着脱自在に嵌め込まれていることを特徴としている。

本発明によれば、スパッタリングターゲットのターゲット面の中央部の非エロージョン領域に付着した反応性スパッタリング成膜によるパーティクル堆積物を容易に除去することができる。これにより、樹脂フィルムの表面に反応性スパッタリング膜を成膜する際に上記パーティクル堆積物に起因する異常放電による欠陥やパーティクルの付着等の欠陥が生じるのを防ぐことができる。

本発明のスパッタリングターゲットを備えたマグネトロンスパッタリングカソードを用いた成膜装置の模式的な正面図である。本発明の一具体例のスパッタリングターゲットを備えたマグネトロンスパッタリングカソードの縦断面図である。本発明のスパッタリングターゲットの一具体例の斜視図である。本発明のスパッタリングターゲットを備えたマグネトロンスパッタリングカソードを用いた成膜装置によって作製可能な第１の積層体フィルムの模式的略断面図である。本発明のスパッタリングターゲットを備えたマグネトロンスパッタリングカソードを用いた成膜装置によって作製可能な第１の積層体フィルムの変更例の模式的略断面図である。本発明のスパッタリングターゲットを備えたマグネトロンスパッタリングカソードを用いた成膜装置によって作製可能な第２の積層体フィルムの模式的略断面図である。本発明のスパッタリングターゲットを備えたマグネトロンスパッタリングカソードを用いた成膜装置によって作製した第２の積層体フィルムをパターニング加工して得た電極基板フィルムの模式的略断面図である。

先ず、本発明のスパッタリングターゲットを備えたマグネトロンスパッタリングカソードが用いられる成膜装置の一具体例として、図１に示すような反応性スパッタリング法による連続成膜が可能なスパッタリングウェブコータ１０について説明する。この図１に示すスパッタリングウェブコータ１０は、真空チャンバー１１内においてロールツーロール方式で搬送される長尺樹脂フィルムＦの表面に連続的に効率よく成膜処理を施す場合に好適に用いられる。

具体的に説明すると、真空チャンバー１１には、ドライポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオコイル等の種々の真空装置（図示せず）が組み込まれており、スパッタリング成膜の際にこれら真空装置により真空チャンバー１１内を到達圧力１０^−４Ｐａ程度まで減圧を行った後、スパッタリングガスの導入により０.１〜１０Ｐａ程度に圧力調整できるようになっている。スパッタリングガスにはアルゴン等公知のガスが使用され、目的に応じて更に酸素等のガスが添加される。真空チャンバー１１の形状や材質は、このような減圧状態に耐え得るものであれば特に限定はなく種々のものを使用することができる。

この真空チャンバー１１内に、ロールツーロールで搬送される長尺樹脂フィルムＦの巻出し及び巻取りをそれぞれ行う巻出ロール１２および巻取ロール２４、並びに該ロールツーロールの搬送経路を画定する各種ロール群が配置されている。上記各種ロール群のうち、ロールツーロールの搬送経路の略中央部に位置するキャンロール１６は、モータで回転駆動され且つ内部に真空チャンバー１１の外部で温調された冷媒が循環しており、これにより熱負荷のかかる成膜処理が施される長尺樹脂フィルムＦを外周面に巻き付けて冷却できるようになっている。なお、キャンロール１６が設けられている空間は、キャンロール１６以外のロール群が設けられている空間から仕切板１１ａで隔離されている。

巻出ロール１２からキャンロール１６までの搬送経路を画定するロール群には、長尺樹脂フィルムＦを案内するフリーロール１３、長尺樹脂フィルムＦの張力の測定を行う張力センサロール１４、及びモータ駆動の前フィードロール１５がこの順で配置されている。キャンロール１６から巻取ロール２４までの搬送経路を画定するロール群も、上記と同様に、キャンロール１６の周速度に対する調整が行われるモータ駆動の後フィードロール２１、長尺樹脂フィルムＦの張力の測定を行う張力センサロール２２、および長尺樹脂フィルムＦを案内するフリーロール２３がこの順に配置されている。

上記したキャンロール１６の回転とこれに連動して回転する前フィードロール１５および後フィードロール２１により、長尺樹脂フィルムＦは巻出ロール１２から巻き出されて巻取ロール２４で巻き取られるようになっている。その際、長尺樹脂フィルムＦの張力バランスは、巻出ロール１２および巻取ロール２４のパウダークラッチ等によるトルク制御によって保たれる。また、前フィードロール１５および後フィードロール２１の周速度は、それぞれキャンロール１６の周速度に対して調整できるようになっており、これによりキャンロール１６の外周面に長尺樹脂フィルムＦを密着させることが可能になる。

キャンロール１６の外周面に対向する位置には、キャンロール１６の外周面上に画定される搬送経路（すなわち、キャンロール１６の外周面の内、長尺樹脂フィルムＦが巻き付けられる領域）に沿って成膜手段としてのマグネトロンスパッタリングカソード１７、１８、１９および２０がこの順に設けられている。これらマグネトロンスパッタリングカソード１７〜２０の各々は、長尺樹脂フィルムＦの搬送方向における前方部分及び後方部分に、反応性ガスを放出するガス放出パイプ２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２が設置されている。

次に、上記したマグネトロンスパッタリングカソード１７、１８、１９および２０について図２の縦断面図を参照しながら詳細に説明する。この図２に示すマグネトロンスパッタリングカソード４０は、略直方体形状のハウジング４１ａと、その開口部を覆う矩形のハウジングカバー４１ｂとからなる筐体４１内に磁気回路４２が格納された構造になっている。磁気回路４２は、磁石４２ａとこれを裏側から支持するヨーク４２ｂとで構成される。ハウジングカバー４１ｂは、その磁気回路４２と対向する面とは反対側の面に冷却板４３が重ね合わされている。また、ハウジングカバー４１ｂにおいて冷却板４３と対向する面には冷却水などの冷媒が通過する冷却水路４４が形成されている。なお、ハウジング４１ａとハウジングカバー４１ｂとの間、およびハウジングカバー４１ｂと冷却板４３との間はＯリングなどのシール材によってシールされている。

この冷却板４３において、ハウジングカバー４１ｂに対向する面とは反対側の面に本発明の一具体例のスパッタリングターゲット４５が設けられている。スパッタリングターゲット４５の周縁部は段差が設けられており、この段差部に係合するクランプ４６によってスパッタリングターゲット４５は冷却板４３に固着されている。スパッタリングターゲット４５のターゲット面を除いてこれらスパッタリングターゲット４５、筐体４１、冷却板４３、およびクランプ４６の全体を包み込むようにアースシールド４７が設けられており、ハウジング４１ａの底部は絶縁板４８を介してこのアースシールド４７に固着されている。すなわち、磁気回路４２を格納する筐体４１及びスパッタリングターゲット４５は、アースシールド４７に対して電気的に絶縁されている。

かかる構造のマグネトロンスパッタリングカソード４０は、前述したように真空チャンバー１１内にスパッタリングターゲット４５のターゲット面を被成膜物である長尺樹脂フィルムＦに対向させて配置されている。スパッタリング成膜の際には、真空チャンバー１１内を真空にしてからプロセスガスとしてＡｒガスを導入する。この状態でスパッタリングターゲット４５に電圧を印加すると、スパッタリングターゲット４５から放出された電子によりＡｒガスがイオン化し、このイオン化されたＡｒガスがスパッタリングターゲット４５のターゲット面に衝突してターゲット物質がたたき出され、このターゲット物質が被成膜物である長尺樹脂フィルムＦの表面に堆積することにより薄膜が形成される。

その際、スパッタリングターゲット４５のターゲット面側ではポロイダル磁場が発生し、また、スパッタリングターゲット４５には通常マイナス数百ボルトの電圧が印加される一方でその周辺部のアースシールド４７はアース電位に保たれており、この電位差によりスパッタリングターゲット４５のターゲット面側には直交電磁場が生ずる。スパッタリングターゲット４５のターゲット面から放出された二次電子は、スパッタリングターゲット４５のターゲット面上の直交電磁場に垂直な方向にサイクロイド軌道を描きながら運動する。この間にＡｒガスと衝突してエネルギーの一部を失った電子は直交電磁場中をトロコイド運動し、ポロイダル磁場の中をドリフトして移動する。

この間に電子は再度Ａｒガスと衝突し、Ａｒ＋ｅ⁻→Ａｒ^＋＋２ｅ⁻で示されるように、α作用によりＡｒイオンと電子を生成する。生成したＡｒイオンは、シース領域に拡散すると負に印加されたスパッタリングターゲット４５に向かって急激に加速される。数百ｅＶの運動エネルギーを持ったＡｒイオンがスパッタリングターゲット４５に衝突すると、スパッタリングターゲット４５はそのターゲット面がスパッタリングされてスパッタリング粒子を放出すると共にγ作用により二次電子を放出する。以上の現象がなだれ状に発生することによって、プラズマが維持される。

スパッタリングカソード４０内の磁気回路と電場によりトロコイド軌道を描きながら移動する電子は、磁力線がスパッタリングターゲット４５のターゲット面と平行となる部分、即ち、磁力線と電場が直行する箇所に集中する。電子の集中により、電子とＡｒガスの衝突が頻発するので、イオン化されたＡｒガスによるターゲット物質のたたき出しが集中する。その結果、図２に示すようにスパッタリングターゲット４５のターゲット面の中央部と外周部を除いた領域にエロージョン（浸食）が発生し、該ターゲット面の中央部と外周部は非エロージョン領域となる。

上記したスパッタリング成膜の場合、たたき出されたターゲット物質は、被成膜物である長尺樹脂フィルムＦを被覆するほか、かかるスパッタリングターゲット４５の非エロージョン領域にも付着し、パーティクル堆積物Ａとなる。特に、スパッタリング成膜雰囲気中に酸素ガスや窒素ガスなどの反応性ガスを供給しながらスパッタリング成膜を行う反応性スパッタリングでは、パーティクル堆積物Ａは、当該反応性ガスによってターゲットを構成する物質の酸化物や窒化物になるので、プラズマで生じたＡｒイオンで侵食されにくい堆積物の状態で堆積する。このようにして堆積したパーティクル堆積物Ａは、スパッタリング成膜中にスパッタリングターゲット４５から剥離し、被成膜物である長尺樹脂フィルムＦに付着したり、アーク放電の原因となる。そして、アーキングや異常放電により発生したパーティクルが長尺樹脂フィルムＦに付着すると、電極等の回路パターンを形成する際に断線不良やショート不良を生じさせる。

そこで、本発明の一具体例のスパッタリングターゲット４５は、図２および図３に示すように、ターゲット面の中央部に位置する非エロージョン領域に溝４５ａが設けられており、この溝４５ａに板状部材４９が着脱自在に嵌め込まれている。これにより、マグネトロンスパッタリングの際にスパッタリングターゲット４５の非エロージョン領域に付着したパーティクル堆積物Ａを板状部材４９を取り外すことで容易に除去することができる。

すなわち、非エロージョン部分に堆積した絶縁膜によるアーキングや剥離による異常放電が頻発する前に新しい板状部材４９に交換することで、長尺樹脂フィルムＦに付着するパーティクル量の増加を抑制することが可能となる。このように、本発明に係るスパッタリングターゲットを用いると、被成膜面である長尺樹脂フィルムの表面にパーティクル等の付着がないので、異物などが含まれない均質なスパッタリング膜を成膜できる。なお、本発明に係る板状部材を用いずに、スパッタリングターゲットの中央部の非エロージョン部分のパーティクル堆積物のみを除去することは困難であり、無理に除去しようとすると、パーティクル堆積物を除去する際にスパッタリングターゲットを汚染する恐れがある。

非エロージョン領域は、前述したようにスパッタリングターゲットの外周部にも存在するので、中央部に設けた板状部材と同様の機能を有する部材を当該外周部に設けることも考えられる。しかし、スパッタリングターゲットの外周部であれば、例えば矩形枠形状のカバー部材を用いることでスパッタリングを阻害することなく容易に覆うことができ、これにより上記した中央部の非エロージョン領域に設ける板状部材と同様の機能が得られる。カバー部材は、クランプ４６等にネジ等の結合手段で着脱自在に設けるのが好ましい。これにより、スパッタリングターゲットには中央部にのみ板状部材を設けるだけでよいのでスパッタリングターゲットの加工コストを抑えることができる。なお、スパッタリングターゲットの外周部にカバー部材を設けずに中央部にのみ板状部材を設けるだけでも、スパッタリング膜のパーティクル等の不具合が激減することを確認している。

板状部材４９のターゲット面側の表面は、スパッタリングターゲット４５の溝４５ａに嵌め込んだ時にスパッタリングターゲット４５のエロ―ジョン前のターゲット面（図２の一点鎖線で示す）とほぼ同じ高さであるか、あるいはエロ―ジョン前のターゲット面より凹んだ位置にあるのが好ましい。換言すれば、板状部材４９のターゲット面側の表面は、スパッタリングターゲット４５のエロ―ジョン前の平坦なターゲット面より突出して凸状になっていないのが好ましい。板状部材４９がスパッタリングターゲット４５のエロ―ジョン前のターゲット面から凸状に突出していると、電場の状態が変化してアーク放電などの異常放電が発生したり、板状部材４９のスパッタリングが促進され、長尺樹脂フィルムＦ上に成膜される膜の組成が所望の組成からずれることがあり、望ましくない。

板状部材４９は、スパッタリングターゲット４５と同じ材料とすることが望ましい。スパッタリングターゲット４５の材質が合金の場合は、当該スパッタリングターゲット４５の合金組成を構成する一部の金属で板状部材４９を構成してもよい。このように板状部材４９の材質をスパッタリングターゲット４５と同じ材質にしたり、スパッタリングターゲット４５が合金の場合はそれらを構成する金属の一部の金属と同じものを用いたりすることで、仮に板状部材４９がスパッタリングされることがあっても、長尺樹脂フィルムＦの表面に成膜される膜が成膜中に板状部材４９により汚染されることを防ぐことができる。なお、板状部材４９は、ねじ等公知の取り付け手段でスパッタリングターゲットに取り付けてもよい。

板状部材４９のターゲット面側の表面は、表面粗さが十点平均粗さＲｚで１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、Ｒｚ２０〜１００μｍがより好ましい。板状部材４９の上記表面粗さＲｚが１０μｍ未満ではアンカー効果が低減し、パーティクル堆積物が脱離しやすくなる。一方、上記表面粗さＲｚが５００μｍを超えると、スパッタリングカソードへの印加電圧によっては板状部材４９の表面の粗面の頂点で異常放電が発生しやすくなる。例えば、スパッタリングカソードの構造やスパッタリング装置の構造にもよるが、板状部材４９の上記表面粗さＲｚが７５０μｍの場合、スパッタリングカソードに５００Ｖ印可すると異常放電することがある。なお、板状部材４９の表面粗さは、ショットブラストあるいは溶射によって調整することができる。

次に、上記した本発明の一具体例のスパッタリングターゲットを備えた成膜装置を用いて反応性スパッタリングを行うことにより得られる積層体フィルムおよび該積層体フィルムをパターニングすることで得られる電極基板フィルムについて説明する。上記した本発明の一具体例のスパッタリングターゲットを備えた成膜装置によって、後述するように樹脂フィルムからなる透明基板の少なくとも一方の面に、透明基板側から数えて第１層目の反応性スパッタリング成膜層と、第２層目の金属層とが積層された第１の積層体フィルムや、樹脂フィルムからなる透明基板の少なくとも一方の面に、透明基板側から数えて第１層目の反応性スパッタリング成膜層と、第２層目の金属層と、第３層目の第２反応性スパッタリング成膜層とが積層された第２の積層体フィルムを作製することができる。

先ず第１の積層体フィルムについて説明すると、例えば図４に示すように、この第１の積層体フィルムは、樹脂フィルムからなる透明基板５０と、該透明基板５０の両面に乾式成膜法（乾式めっき法）により成膜された反応性スパッタリング成膜層５１と、この反応性スパッタリング成膜層５１の上に乾式成膜法（乾式めっき法）により成膜された金属層５２とで構成されている。そして、この反応性スパッタリング成膜層５１の成膜に上記した本発明の一具体例のスパッタリングターゲットを備えた成膜装置を好適に用いることができる。上記金属層５２の成膜は、図４に示すように乾式成膜法（乾式めっき法）のみで成膜してもよいし、図５に示すように乾式成膜法（乾式めっき法）と湿式成膜法（湿式めっき法）を組み合わせて形成してもよい。

すなわち、この図５に示す積層体フィルムは、樹脂フィルムからなる透明基板５０と、該透明基板５０の両面に乾式成膜法（乾式めっき法）により成膜された膜厚１５〜３０ｎｍの反応性スパッタリング成膜層５１と、該反応性スパッタリング成膜層５１の上に乾式成膜法（乾式めっき法）により成膜された金属層５２と、該金属層５２の上に湿式成膜法（湿式めっき法）により成膜された金属層５３とで構成される。

次に、図６を参照しながら第２の積層体フィルムについて説明する。この図６の第２の積層体フィルムは、図５に示した第１の積層体フィルムの金属層上に更に第２反応性スパッタリング成膜層を成膜したものである。具体的には、樹脂フィルムからなる透明基板６０と、該透明基板６０の両面に乾式成膜法（乾式めっき法）により成膜された膜厚１５〜３０ｎｍの反応性スパッタリング成膜層６１と、該反応性スパッタリング成膜層６１上に乾式成膜法（乾式めっき法）により成膜された金属層６２と、該金属層６２の上に湿式成膜法（湿式めっき法）により成膜された金属層６３と、該金属層６３の上に乾式成膜法（乾式めっき法）により成膜された膜厚１５〜３０ｎｍの第２反応性スパッタリング成膜層６４とで構成される。

上記した図６に示す第２の積層体フィルムでは、金属層６２および金属層６３を一体とする金属層の両面に反応性スパッタリング成膜層６１と第２反応性スパッタリング成膜層６４を形成している。その理由は、該積層体フィルムを用いて作製された電極基板フィルムをタッチパネルに組み込んだときに金属製積層細線からなるメッシュ構造の回路パターンが反射して見えないようにできるからである。なお、樹脂フィルムからなる透明基板の片面に反応性スパッタリング成膜層を形成し、該反応性スパッタリング成膜層上に金属層を形成することで得られる第１の積層体フィルムを用いて電極基板フィルムを作製した場合にも、該透明基板からの上記回路パターンの視認を防止することが可能である。

上記したように反応性スパッタリングを行う理由は、金属酸化物から成る反応性スパッタリング成膜層を成膜する目的で酸化物ターゲットを適用した場合、成膜速度が遅くなって量産に適さないからである。このため、高速成膜が可能なＮｉ系の金属ターゲット（金属材）を用い、かつ、酸素を含む反応性ガスを制御しながら導入する反応性スパッタリング等の反応成膜法が採られている。なお、反応性ガスを制御する方法としては、（１）一定流量の反応性ガスを放出する方法、（２）一定圧力を保つように反応性ガスを放出する方法、（３）スパッタリングカソードのインピーダンスが一定になるように反応性ガスを放出する（インピーダンス制御）方法、および（４）スパッタリングのプラズマ強度が一定になるように反応性ガスを放出する（プラズマエミッション制御）方法の４つの方法が知られている。

上記したように、成膜装置に反応性ガスを導入する反応性スパッタリング法により反応性スパッタリング成膜層を成膜する場合は、スパッタリング雰囲気となる反応性ガスはアルゴンに酸素を導入することで得られる。このように酸素を導入することで、Ｎｉ系の金属ターゲット（金属材）を用いた反応性スパッタリング等によりＮｉＯ膜（完全に酸化しているのではない）等とすることができる。反応性ガスの酸素含有量は、成膜装置や金属ターゲット（金属材）の種類に依存し、反応性スパッタリング成膜層における反射率等の光学特性やエッチング液によるエッチング性を考慮して適宜設定すればよく、一般的には１５体積％以下が望ましい。

反応性スパッタリング成膜層は、Ｎｉ単体、または、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｃｕより選ばれる１種以上の元素が添加されたＮｉ系合金から成る金属材と酸素を含む反応性ガスを用いた反応成膜法により形成される。なお、上記Ｎｉ系合金としては、Ｎｉ−Ｃｕ合金が好ましい。また、反応性スパッタリング成膜層を構成する金属酸化物の酸化が進み過ぎると反応性スパッタリング成膜層が透明になってしまうため、黒化膜になる程度の酸化レベルに設定することを要する。

なお、上記反応成膜法には上記した本発明のスパッタリングターゲットを用いたマグネトロンスパッタのほか、イオンビームスパッタ、真空蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ等を挙げることができる。また、反応性スパッタリング成膜層の各波長における光学定数（屈折率、消衰係数）は、反応の度合い、すなわち、酸化度に大きく影響され、Ｎｉ系合金から成る金属材だけで決定されるものではない。

上記金属層の構成材料（金属材）としては電気抵抗値が低い金属であれば特に限定されず、例えばＣｕ単体、若しくは、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｇより選ばれる１種以上の元素が添加されたＣｕ系合金、またはＡｇ単体、若しくは、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｃｕより選ばれる１種以上の元素が添加されたＡｇ系合金が挙げられ、特に、Ｃｕ単体が回路パターンの加工性や抵抗値の観点から望ましい。また、金属層の膜厚は電気特性に依存するものであり、光学的な要素から決定されるものではないが、通常、透過光が測定不能なレベルの膜厚に設定される。

上記積層体フィルムに適用される樹脂フィルムの材質としては特に限定されることはなく、その具体例として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）およびノルボルネンの樹脂材料から選択された樹脂フィルムの単体、あるいは、上記樹脂材料から選択された樹脂フィルム単体とこの単体の片面または両面を覆うアクリル系有機膜との複合体が挙げられる。特に、ノルボルネン樹脂材料については、代表的なものとして日本ゼオン社のゼオノア（商品名）やＪＳＲ社のアートン（商品名）等が挙げられる。なお、本発明に係る積層体フィルムを用いて作製される電極基板フィルムは「タッチパネル」等に使用されるため、上記樹脂フィルムの中でも可視波長領域での透明性に優れるものが望ましい。

上記したような第１または第２の積層体フィルムをパターニング処理して例えば線幅が２０μｍ以下の積層細線に配線加工することで電極基板フィルムを作製することができる。例えば上記した第２の積層体フィルムから金属製のメッシュとしたセンサパネルを得る方法について説明する。なお、以下の説明では、金属製のメッシュとしたセンサパネルを電極基板フィルムと称する。具体的には、図６に示す積層体フィルムの積層膜をエッチング処理して図７に示すような電極基板フィルムを得ることができる。

図７に示す電極基板フィルムは、樹脂フィルムから成る透明基板７０と、該透明基板７０の両面に設けられた金属製の積層細線から成るメッシュ構造の回路パターンを有し、上記金属製の積層細線が、線幅２０μｍ以下でかつ透明基板７０側から数えて第１層目の反応性スパッタリング成膜層７１と、第２層目の金属層７２、７３と、第３層目の第２反応性スパッタリング成膜層７４とで構成されている。

積層体フィルムから電極基板フィルムに配線加工するには、公知のサブトラクティブ法により加工が可能である。サブトラクティブ法は、積層体フィルムの積層膜表面にフォトレジスト膜を形成し、配線パターンを形成したい箇所にフォトレジスト膜が残るように露光および現像し、更に上記積層膜表面にフォトレジスト膜が存在しない箇所の積層膜を化学エッチングにより除去する。化学エッチングのエッチング液としては、塩化第二鉄水溶液や塩化第二銅水溶液を用いることができる。

このような電極基板フィルムの作製工程の観点から、積層体フィルムを構成する積層膜（反応性スパッタリング成膜層と金属層）は塩化第二銅水溶液や塩化第二鉄水溶液等のエッチング液によりエッチングされ易い特性を有するのが好ましい。また、エッチング加工された電極等の回路パターンは高輝度照明下において視認され難い特性を有することが好ましい。

このようにして形成する電極基板フィルムの電極（配線）パターンをタッチパネル用のストライプ状若しくは格子状とすることで、本発明に係る電極基板フィルムをタッチパネルに用いることができる。その際、電極（配線）パターンに配線加工された金属製の積層細線は、積層体フィルムの積層構造を維持していることから、高輝度照明下においても透明基板に設けられた電極等の回路パターンが極めて視認され難い電極基板フィルムとして提供することができる。

以下、本発明の実施例について比較例を挙げて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
［実施例］
図１に示すような成膜装置（スパッタリングウェブコータ）を用いて図４に示すような積層体フィルムを作製した。キャンロール１６には、直径６００ｍｍ、幅７５０ｍｍのステンレス製のロールを使用し、その外周面にはハードクロムめっきを施した。前フィードロール１５および後フィードロール２１は直径１５０ｍｍ、幅７５０ｍｍのステンレス製のロールを使用し、その外周面にはハードクロムめっきを施した。

各マグネトロンスパッタリングカソード１７、１８、１９、２０の上流側と下流側にガス放出パイプ２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２を設置した。マグネトロンスパッタリングカソード１７、１８には反応性スパッタリング成膜層用のＮｉ−Ｃｕターゲットを用いた。このＮｉ−Ｃｕターゲットのターゲット面の中央部の非エロージョン領域となる部分に、図３に示すようにカソードの長手方向に延在する溝を形成し、ターゲット面側の表面の表面粗さが十点平均粗さＲｚで５０μｍとなるようにブラスト処理したＣｕ製の板状部材をこの溝に嵌め込んだ。なお、板状部材のターゲット面側の表面とＮｉ−Ｃｕターゲットのターゲット面は同じ高さにした。一方、マグネトロンスパッタリングカソード１９と２０には通常の金属層用のＣｕターゲットを取り付けた。

透明基板を構成する長尺樹脂フィルムＦには幅６００ｍｍで長さ１２００ｍのＰＥＴフィルムを用い、キャンロール１６は０℃に冷却制御した。この状態で真空チャンバー１１を複数台のドライポンプにより５Ｐａまで排気した後、更に、複数台のターボ分子ポンプとクライオコイルを用いて１×１０^−４Ｐａまで排気した。そして、搬送速度２ｍ／分で長尺樹脂フィルムＦを搬送させながら、ガス放出パイプ２９、３０、３１、３２から３００ｓｃｃｍでアルゴンガスを導入し、カソード１９と２０については、Ｃｕ膜厚８０ｎｍが得られるように電力制御で成膜を行った。

一方、反応性スパッタリング成膜層を形成すべくガス放出パイプ２５、２６、２７、２８からはアルゴンガス２８０ｓｃｃｍと酸素ガス１５ｓｃｃｍとを混合した混合ガスを導入し、カソード１７と１８については、Ｎｉ−Ｃｕ酸化膜厚３０ｎｍが得られるように印加電圧５００Ｖ付近での電力制御で成膜を行った。そして、３ロット毎に中央部の板状部材を新品に交換しながら、合計１２ロットの積層体フィルムを作製した。得られた積層体フィルムをコンピューターの画像解析による画像検査装置で１０μｍ以上のパーティクルの付着を確認したところ、平均５３個／ロットのパーティクルが確認された。

［実施例２］
Ｃｕ製の板状部材の表面粗さを十点平均粗さＲｚで１０μｍとした以外は実施例１と同様にして合計１２ロットの積層体フィルムを作製した。得られた積層体フィルムにおける１０μｍ以上のパーティクルの付着について実施例１と同様の方法で確認したところ、平均６１個／ロットのパーティクルが確認された。

［実施例３］
Ｃｕ製の板状部材の表面粗さを十点平均粗さＲｚで２０μｍとした以外は実施例１と同様にして合計１２ロットの積層体フィルムを作製した。得られた積層体フィルムにおける１０μｍ以上のパーティクルの付着について実施例１と同様の方法で確認したところ、平均５５個／ロットのパーティクルが確認された。

［実施例４］
Ｃｕ製の板状部材の表面粗さを十点平均粗さＲｚで２００μｍとした以外は実施例１と同様にして合計１２ロットの積層体フィルムを作製した。得られた積層体フィルムにおける１０μｍ以上のパーティクルの付着について実施例１と同様の方法で確認したところ、平均５８個／ロットのパーティクルが確認された。

［実施例５］
Ｃｕ製の板状部材の表面粗さを十点平均粗さＲｚで４５０μｍとした以外は実施例１と同様にして合計１２ロットの積層体フィルムを作製した。得られた積層体フィルムにおける１０μｍ以上のパーティクルの付着について実施例１と同様の方法で確認したところ、平均５８個／ロットのパーティクルが確認された。

［実施例６］
Ｃｕ製の板状部材の表面粗さを十点平均粗さＲｚ５μｍとした以外は実施例１と同様にして合計１２ロットの積層体フィルムを作製した。得られた積層体フィルムにおける１０μｍ以上のパーティクルの付着について実施例１と同様の方法で確認したところ、平均１３０個／ロットのパーティクルが確認された。

［比較例１］
反応性スパッタリング成膜層用のＮｉ−Ｃｕターゲットに従来のターゲットを用いたこと以外は実施例１と同様にして合計１２ロットの積層体フィルムを作製した。得られた積層体フィルムにおける１０μｍ以上のパーティクルの付着について実施例１と同様の方法で確認したところ、平均３７０個／ロットのパーティクルが確認された。

１ロット１２００ｍの積層体フィルムでは、１０μｍ以上のパーティクル数は少ない方が望ましく、具体的には１５０個／ロット以下ならば実用上問題が発生しにくいが、１００個／ロット以下がより望ましい。上記の通り、本発明に係るスパッタリングターゲットを用いた実施例１〜６では、１０μｍ以上のパーティクル数を１５０個／ロット以下に抑えることができた。一方、従来のスパッタリングターゲットを用いた比較例１では、１５０個／ロットよりも２倍以上多い１０μｍ以上のパーティクル数が生じていた。

Ａパーティクル堆積物
Ｆ長尺樹脂フィルム
１０スパッタリングウェブコータ
１１真空チャンバー
１１ａ仕切板
１２巻出ロール
１３フリーロール
１４張力センサロール
１５前フィードロール
１６キャンロール
１７、１８、１９、２０マグネトロンスパッタリングカソード
２１後フィードロール
２２張力センサロール
２３フリーロール
２４巻取ロール
２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２ガス放出パイプ
４０マグネトロンスパッタリングカソード
４１筐体
４１ａハウジング
４１ｂハウジングカバー
４２磁気回路
４２ａ磁石
４２ｂヨーク
４３冷却板
４４冷却水路
４５スパッタリングターゲット
４５ａ溝
４６クランプ
４７アースシールド
４８絶縁板
４９板状部材
５０樹脂フィルム（透明基板）
５１反応性スパッタリング成膜層
５２乾式成膜法で形成された金属層（銅層）
５３湿式成膜法で形成された金属層（銅層）
６０樹脂フィルム（透明基板）
６１反応性スパッタリング成膜層
６２乾式成膜法で形成された金属層（銅層）
６３湿式成膜法で形成された金属層（銅層）
６４第２反応性スパッタリング成膜層
７０樹脂フィルム（透明基板）
７１反応性スパッタリング成膜層
７２乾式成膜法で形成された金属層（銅層）
７３湿式成膜法で形成された金属層（銅層）
７４第２反応性スパッタリング成膜層

Claims

マグネトロンスパッタリングに使用されるスパッタリングターゲットであって、矩形板状の該スパッタリングターゲットのターゲット面側の中央部に位置する非エロージョン領域に設けた有底の溝内に、スパッタリング粒子の付着用であって該スパッタリングターゲットと同じ材料の板状部材が着脱自在に嵌め込まれていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
前記板状部材のターゲット面側の表面は、前記スパッタリングターゲットに嵌め込んだ時に該スパッタリングターゲットのエロ―ジョン前のターゲット面とほぼ同じ高さであるか、または該ターゲット面より凹んだ位置に配され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。
前記板状部材のターゲット面側の表面粗さが、十点平均粗さＲｚにおいて１０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のスパッタリングターゲット。
前記板状部材のターゲット面側の表面が、ショットブラストまたは溶射により粗面化処理されていることを特徴とする、請求項３に記載のスパッタリングターゲット。
反応性ガスが供給される雰囲気下において、請求項１から４のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲットが装着されたスパッタリングカソードを用いて反応性スパッタリング成膜を行うことを特徴とするスパッタリング成膜方法。
前記反応性ガスが、酸素、窒素、及びスチームのうちのいずれか１つであることを特徴とする、請求項５に記載のスパッタリング成膜方法。