JPH0995782A - Magnetron sputtering method using split target - Google Patents
Magnetron sputtering method using split targetInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はスパッタリング法に
より薄膜形成する方法に関し、特に二以上に分割された
小片を接合してなる大面積のターゲットを用い、マグネ
トロンスパッタリング装置により薄膜形成を行なう方法
に係る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a thin film by a sputtering method, and more particularly to a method for forming a thin film by a magnetron sputtering apparatus using a large-area target formed by joining two or more divided pieces. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】スパッタリング法による薄膜の製造は電
子産業等を中心として現在、広く行なわれている。例え
ば、液晶表示デバイス等に用いられる透明導電膜材料で
あるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）はＩＴＯ焼結体をター
ゲットとして、スパッタリング法による薄膜形成が行な
われ、特に工業的には成膜速度が大きいマグネトロンス
パッタリング法が多用されている。しかし、このマグネ
トロンスパッタリング法は成膜速度は速いという利点を
有するものの、ターゲットの片減りが生じてその利用効
率が悪く、全ターゲット重量の１０〜２０％程度しかス
パッタリングできないという問題点を有するものであっ
た。2. Description of the Related Art The production of thin films by the sputtering method is widely performed at present, mainly in the electronics industry. For example, ITO (Indium Tin Oxide), which is a transparent conductive film material used for liquid crystal display devices and the like, is formed into a thin film by a sputtering method using an ITO sintered body as a target. The sputtering method is often used. However, although this magnetron sputtering method has an advantage that the film forming rate is fast, it has a problem that the target is worn out and its utilization efficiency is poor, and only 10 to 20% of the total weight of the target can be sputtered. there were.
【０００３】そこで、近年、このマグネトロンスパッタ
リング法のターゲット利用効率を改善するため、ターゲ
ット裏面の磁石を往復移動させながらスパッタリングを
行なう機構を有するマグネトロンスパッタリング装置が
用いられるようになっている。このような装置では、従
来の固定磁石型の装置に比べてターゲットの消耗がより
均一となるため、ターゲット利用効率が著しく改善され
る。このようなターゲット裏面の磁石を往復移動させな
がらスパッタリングを行なう機構を有するマグネトロン
スパッタリング装置において用いるターゲットは、近年
ますます大型化してきており、ＩＴＯを始めとする各種
ターゲットにおいて大型一体品の製造が求められている
が、現実には困難が多く、二つ以上の分割された小片を
並べてバッキングプレート上に接合して大型ターゲット
を得ているのが実状である。Therefore, in recent years, in order to improve the target utilization efficiency of the magnetron sputtering method, a magnetron sputtering apparatus having a mechanism for performing sputtering while reciprocally moving a magnet on the back surface of the target has been used. In such an apparatus, the target consumption is more uniform than in the conventional fixed magnet type apparatus, so that the target utilization efficiency is significantly improved. The targets used in magnetron sputtering devices that have a mechanism for performing sputtering while reciprocally moving the magnets on the back surface of such targets have become larger and larger in recent years, and it is required to manufacture a large integrated product for various targets including ITO. However, in reality, there are many difficulties, and it is the actual situation that two or more divided small pieces are arranged and joined on a backing plate to obtain a large target.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】一般に、スパッタリン
グ等の薄膜形成法を用いて成膜する場合、ピンホールと
呼ばれる膜の欠陥が生じることが知られており、このピ
ンホールとはパーティクルと呼ばれる粗大粒子が膜面に
堆積することに起因するものであり、種々の要因が挙げ
られる。特に、上記したようなターゲット裏面の磁石を
往復移動させながらスパッタリングを行なう機構を有す
るマグネトロンスパッタリング装置を用い、かつ分割タ
ーゲットを用いてスパッタリングを行なう場合、一体品
ターゲットを用いた場合に比べてパーティクルの発生が
著しく多くなってしまい、膜の欠陥が増大するという問
題点がある。従来の固定磁石型のマグネトロンスパッタ
リング装置でも分割ターゲットが使用されているが、パ
ーティクルの発生はそれ程問題にはなっておらず、磁石
移動型の装置に特有の現象と言える。It is generally known that when a film is formed using a thin film forming method such as sputtering, a film defect called a pinhole occurs, and this pinhole is a coarse particle called a particle. It is caused by the accumulation of particles on the film surface, and various factors can be cited. In particular, when using a magnetron sputtering apparatus having a mechanism for performing sputtering while reciprocally moving the magnet on the back surface of the target as described above, and when performing sputtering using a split target, it is possible to reduce particle generation as compared with the case where an integrated product target is used. There is a problem in that the number of defects is significantly increased and the number of film defects increases. Although a split target is also used in the conventional fixed magnet type magnetron sputtering apparatus, the generation of particles is not so problematic and can be said to be a phenomenon peculiar to the magnet moving type apparatus.
【０００５】しかして本発明はターゲット裏面の磁石を
往復移動させながらスパッタリングを行なう機構を有す
るマグネトロンスパッタリング装置を用い、かつ分割タ
ーゲットを用いてスパッタリングを行なう場合に、パー
ティクルの発生を効果的に抑制し、もって大型の一体型
ターゲットが得られにくかったＩＴＯ等においての大型
分割ターゲットを用いても良好な成膜が達成できるスパ
ッタリング法による薄膜形成方法を提供することを目的
とする。However, the present invention effectively suppresses the generation of particles when using a magnetron sputtering apparatus having a mechanism for performing sputtering while reciprocally moving a magnet on the back surface of a target and performing sputtering using a split target. It is therefore an object of the present invention to provide a thin film forming method by a sputtering method that can achieve good film formation even when using a large divided target of ITO or the like for which it is difficult to obtain a large integrated target.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題は、スパッタリ
ングターゲットが二以上の分割された小片をバッキング
プレート上に接合してなり、該ターゲット裏面に配置さ
れた磁石を往復移動させながらスパッタリングを行なう
機構を有するマグネトロンスパッタリング装置を用いて
薄膜形成するに際し、前記各ターゲット小片同士の接合
境界線がスパッタリングターゲット裏面の磁石の移動方
向と実質的に直交するように配置して成膜する薄膜形成
方法により達成され、特に前記スパッタリングターゲッ
トの材質がＩＴＯである場合に効果的である。[Means for Solving the Problems] The above-mentioned problem is a mechanism in which a sputtering target is formed by joining two or more divided pieces on a backing plate, and sputtering is performed while reciprocally moving a magnet arranged on the back surface of the target. When a thin film is formed by using a magnetron sputtering apparatus having the above, it is achieved by a thin film forming method of arranging so that the bonding boundary line between the target small pieces is substantially perpendicular to the moving direction of the magnet on the back surface of the sputtering target. In particular, it is effective when the material of the sputtering target is ITO.
【０００７】[0007]
【作用】本発明において、効果的にパーティクルの発生
が抑制される機構は明らかではないが、次のように推定
される。すなわち、マグネトロンスパッタリング装置を
用い、ターゲット裏面に配置された磁石を往復移動させ
ながらスパッタリングを行なうに際し、各ターゲット小
片同士の接合境界線がスパッタリングターゲット裏面の
磁石の移動方向と実質的に直交するように配置されてい
るので、ターゲット小片同士の接合境界線の継ぎ目部分
がエロージョンを受ける領域にかかる時間が短時間であ
り、従ってエロージョンを受ける領域とスパッタ粒子が
再付着する領域が常に入れ替わりながらスパッタリング
が行なわれることによるターゲット小片同士の継ぎ目部
に捕捉されたパーティクル粒子が再び舞い上がることが
抑制され、その結果としてパーティクルの発生が減少す
るものと思われる。従って、本発明において、ターゲッ
トの継ぎ目部分がマグネットの移動方向と実質的に直交
するとは、上記作用が効果的に行なわれれば足り、90°
の前後に数度の許容範囲を有するものである。In the present invention, the mechanism by which the generation of particles is effectively suppressed is not clear, but it is presumed as follows. That is, using a magnetron sputtering device, when performing sputtering while reciprocatingly moving the magnet disposed on the back surface of the target, the bonding boundary line between the target small pieces should be substantially orthogonal to the moving direction of the magnet on the back surface of the sputtering target. Since it is arranged, it takes a short time for the seam of the joint boundary line between the target pieces to receive the erosion, so that the area where the erosion is received and the area where the sputtered particles are redeposited are always swapped. It is considered that the particle particles trapped in the joint portion between the target pieces due to the repulsion are prevented from rising again, and as a result, the generation of particles is reduced. Therefore, in the present invention, the fact that the joint portion of the target is substantially orthogonal to the moving direction of the magnet is sufficient if the above-mentioned action is effectively performed, and 90 °
Before and after, there is an allowable range of several degrees.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る薄膜形成方法につき詳細に説明する。図１は本発明に
用いたマグネトロンスパッタリング装置のターゲット裏
面のマグネットの移動方向を説明するものであり、この
図１において、ターゲット１の裏面にはマグネット２が
配置され、このマグネット２は図１の左端（２の位置）
から右端（２’の位置）へと矢印方向に移動し得る機構
を備えている。また、図２はターゲット１の分割接合状
態を示すもので、(a)は本発明実施例のもの、(b)および
(c)は比較例のものをそれぞれ示している。すなわち、
本発明で用いるターゲットはその継ぎ目部分３が図１の
マグネット２の移動方向と実質的に直交するよう配置さ
れているのに対し、比較例のものではそれら継ぎ目部分
３’がマグネット２の移動方向と平行する部分を有する
ものである。これらターゲット１の継ぎ目部分３、３’
は図３に示される(a)の90°カット継ぎあわせ、図３(b)
の斜め接合（45〜60°程度）、および図３(c)の階段状
等公知の継ぎ目状態とすることができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The thin film forming method according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 illustrates the moving direction of the magnet on the back surface of the target of the magnetron sputtering apparatus used in the present invention. In FIG. 1, a magnet 2 is arranged on the back surface of the target 1, and the magnet 2 is shown in FIG. Left edge (position 2)
It is equipped with a mechanism capable of moving in the direction of the arrow from to the right end (position of 2 '). Further, FIG. 2 shows a split bonding state of the target 1, where (a) is the embodiment of the present invention, (b) and
(c) shows each of the comparative examples. That is,
In the target used in the present invention, the seam portion 3 is arranged so as to be substantially orthogonal to the moving direction of the magnet 2 in FIG. 1, whereas in the comparative example, the seam portion 3 ′ is the moving direction of the magnet 2. It has a part parallel to. The seams 3, 3'of these targets 1
Is a 90 ° cut seam of (a) shown in Fig. 3, Fig. 3 (b)
It is possible to make a diagonal joint (about 45 to 60 °) and a known joint state such as the stepwise shape of FIG.
【０００９】[0009]
【実施例】図２の(a)〜(c)に示されるターゲット、寸法
は500mm×600mm厚さ６mmを用い、枚葉式のＤＣマグネト
ロンスパッタリング装置を用い、スパッタ雰囲気 Ｏ2
／Ｏ2＋Ａｒ＝０．５％，３×（１／１０3）Ｔorrの真
空下で前記ターゲットのエロージョン領域において５ｗ
／cm2の電力でスパッタリングを行なった。基板として
は360mm×465mm,厚さ１mmのガラス基板を用い、膜厚120
0ÅのＩＴＯ膜を形成した。なお、ターゲット１の継ぎ
目部分は図３の(a)の90°カット継ぎあわせでその隙間
間隔は0.3〜0.5mmとした。スパッタリング終了後、薄膜
表面を目視観察し、ピンホールの有無をもってパーティ
クル発生の評価とした。EXAMPLES target shown in FIGS. 2 (a) ~ (c) , dimensions with 500 mm × 600 mm thickness 6 mm, using a DC magnetron sputtering apparatus of a single wafer type, the sputtering atmosphere O 2
/ O 2 + Ar = 0.5%, 5 w in the erosion region of the target under a vacuum of 3 × (1/10 3 ) Torr
Sputtering was performed at a power of / cm 2 . A glass substrate of 360 mm x 465 mm and a thickness of 1 mm is used as the substrate, and the film thickness is 120.
An ITO film of 0Å was formed. The seam portion of the target 1 was a 90 ° cut seam of FIG. 3 (a), and the gap distance was 0.3 to 0.5 mm. After completion of sputtering, the surface of the thin film was visually observed, and the presence or absence of pinholes was used to evaluate the generation of particles.
【００１０】その結果、本発明に従って三片の小片をマ
グネットの移動方向と直交するようその継ぎ目部分を配
置した図２の(a)に示されるような分割ターゲットを用
いた場合はパーティクルの発生は少なく、実用上問題な
いレベルであったのに反し、図２の(b)に示されるよう
にマグネットの移動方向と平行する継ぎ目部分を有する
比較例１の場合にはパーティクルの発生が著しく、実用
に耐え得るものではなかった。同様に、図２の(c)に示
されるように継ぎ目の一部がマグネットの移動方向を平
行するよう配置された分割ターゲットを用いた場合はパ
ーティクルの発生が著しく多かった。さらに、図２の
(a)に示されるものではあるが、継ぎ目部分の境界線が
磁石の移動方向とほぼ直交するが若干傾斜させたターゲ
ットを用いてスパッタリングを同様にして行なったとこ
ろ、その傾斜角度が１〜２°程度までのものでは直交さ
せた場合と実質的な差異はないものであった。As a result, in the case where a split target as shown in FIG. 2 (a) in which three sea pieces are arranged so that their joints are arranged so as to be orthogonal to the moving direction of the magnet according to the present invention, particles are not generated. Contrary to the fact that the number was small and there was no problem in practical use, in the case of Comparative Example 1 having a joint portion parallel to the moving direction of the magnet as shown in FIG. I couldn't stand it. Similarly, as shown in FIG. 2 (c), when a split target in which a part of the joint is arranged in parallel with the moving direction of the magnet was used, particles were remarkably generated. Furthermore, in FIG.
As shown in (a), when the sputtering was performed in the same manner using a target in which the boundary line of the seam portion was almost orthogonal to the moving direction of the magnet but was slightly inclined, the inclination angle was 1 to 2. In the case of up to about °, there was no substantial difference from the case of making them orthogonal.
【００１１】[0011]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、分割ター
ゲットの継ぎ目部分がターゲット裏面のマグネットの移
動方向と実質的に直交するように配置することにより、
大型一体品を得にくいターゲット、例えばＩＴＯでも分
割ターゲットとして用いてパーティクルの発生を効果的
に抑制しながら、成膜することが可能となり、実用上極
めて有用である。As described above, according to the present invention, by arranging the joint portion of the divided target so as to be substantially orthogonal to the moving direction of the magnet on the back surface of the target,
It is possible to form a film while effectively suppressing the generation of particles by using a target that is difficult to obtain a large integrated product, such as ITO, as a split target, which is extremely useful in practice.
【図１】マグネトロンスパッタリング装置におけるター
ゲット裏面のマグネットの移動方向を示す説明図であ
る。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a moving direction of a magnet on a back surface of a target in a magnetron sputtering apparatus.
【図２】本発明実施例および比較例に用いた分割ターゲ
ットの分割状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a division state of a division target used in an example of the present invention and a comparative example.
【図３】図２に示した分割ターゲットの継ぎ目部分の説
明図である。FIG. 3 is an explanatory view of a joint portion of the split target shown in FIG.
１ ターゲット ２ マグネット ３ 継ぎ目部分 1 Target 2 Magnet 3 Seam part
Claims (2)
割された小片をバッキングプレート上に接合してなり、
該ターゲット裏面に配置された磁石を往復移動させなが
らスパッタリングを行なう機構を有するマグネトロンス
パッタリング装置を用いて薄膜形成するに際し、前記各
ターゲット小片同士の接合境界線がスパッタリングター
ゲット裏面の磁石の移動方向と実質的に直交するように
配置して成膜することを特徴とする分割ターゲットを用
いたマグネトロンスパッタリング方法。1. A sputtering target is formed by bonding two or more divided pieces onto a backing plate,
When forming a thin film using a magnetron sputtering apparatus having a mechanism for performing sputtering while reciprocally moving a magnet arranged on the back surface of the target, the bonding boundary line between the target small pieces is substantially the same as the moving direction of the magnet on the back surface of the sputtering target. A method of magnetron sputtering using a divided target, which is characterized in that the films are arranged and formed so as to be orthogonal to each other.
Ｏである請求項１記載の分割ターゲットを用いたマグネ
トロンスパッタリング方法。2. The material of the sputtering target is IT
The magnetron sputtering method using a split target according to claim 1, which is O.
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|---|---|---|---|
| JP27831695A JP3863932B2 (en) | 1995-10-02 | 1995-10-02 | Magnetron sputtering method using split target |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0995782A true JPH0995782A (en) | 1997-04-08 |
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