JPH10140338A - スパッタリング用ターゲット及びスパッタリング方法 - Google Patents
スパッタリング用ターゲット及びスパッタリング方法Info
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- JPH10140338A JPH10140338A JP29384296A JP29384296A JPH10140338A JP H10140338 A JPH10140338 A JP H10140338A JP 29384296 A JP29384296 A JP 29384296A JP 29384296 A JP29384296 A JP 29384296A JP H10140338 A JPH10140338 A JP H10140338A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スパッタリング法により高速で成膜する。
【解決手段】 バルク状態の密度の７０％以下、且つ１
０％以上の密度のターゲットとして、このターゲットに
対してスパッタリングする。密度が低いため、熱伝導率
が小さくなり、スパッタリング時のターゲットの温度を
高く保つことができ、高速の成膜が可能となる。
０％以上の密度のターゲットとして、このターゲットに
対してスパッタリングする。密度が低いため、熱伝導率
が小さくなり、スパッタリング時のターゲットの温度を
高く保つことができ、高速の成膜が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリングに
用いるターゲット及びそのターゲットを用いたスパッタ
リング方法、特に高速で光学薄膜を製造できるスパッタ
リング方法に関する。
用いるターゲット及びそのターゲットを用いたスパッタ
リング方法、特に高速で光学薄膜を製造できるスパッタ
リング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】反射防止膜やハーフミラー、エッジフィ
ルターなどの光学薄膜を形成する場合、手法の容易さや
成膜速度の速さなどの点から、真空蒸着法が多く用いら
れてきたが、近年では、真空蒸着法に比較して自動化・
省力化・大面積基板への適用性などの点で有利なスパッ
タリング法によるコーティングが採用されている。しか
し、スパッタリング法は真空蒸着法と比較して成膜速度
が遅い問題があり、工業的な普及が遅れがちとなってい
た。また、低屈折率膜の代表であるＭｇＦ2 をスパッタ
リング法により膜を形成すると光吸収が出易い問題を有
していた。
ルターなどの光学薄膜を形成する場合、手法の容易さや
成膜速度の速さなどの点から、真空蒸着法が多く用いら
れてきたが、近年では、真空蒸着法に比較して自動化・
省力化・大面積基板への適用性などの点で有利なスパッ
タリング法によるコーティングが採用されている。しか
し、スパッタリング法は真空蒸着法と比較して成膜速度
が遅い問題があり、工業的な普及が遅れがちとなってい
た。また、低屈折率膜の代表であるＭｇＦ2 をスパッタ
リング法により膜を形成すると光吸収が出易い問題を有
していた。
【０００３】光学薄膜に用いるための従来のスパッタリ
ング用ターゲットとしては、特公平３−６０５８２号公
報に記載されている。このターゲットでは、冷却皿の周
りに、冷却皿とその上に載せられたターゲット円盤また
はターゲット板との間のろう間隔を囲む凹所を有する枠
を置き、真空中で再ろう付けすることにより、無気泡無
空孔の構造に形成されるものである。
ング用ターゲットとしては、特公平３−６０５８２号公
報に記載されている。このターゲットでは、冷却皿の周
りに、冷却皿とその上に載せられたターゲット円盤また
はターゲット板との間のろう間隔を囲む凹所を有する枠
を置き、真空中で再ろう付けすることにより、無気泡無
空孔の構造に形成されるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来では、ターゲット
として誘電体を用いた場合、通常の真空蒸着法などに比
べて成膜速度が遅いという問題点があり、このため実用
化の妨げとなっていた。
として誘電体を用いた場合、通常の真空蒸着法などに比
べて成膜速度が遅いという問題点があり、このため実用
化の妨げとなっていた。
【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、誘電体などの光学薄膜を非常に早い成膜
速度でスパッタリング法により形成することができるス
パッタリング用ターゲット及びスパッタリング方法を提
供することを目的としている。
たものであり、誘電体などの光学薄膜を非常に早い成膜
速度でスパッタリング法により形成することができるス
パッタリング用ターゲット及びスパッタリング方法を提
供することを目的としている。
【０００６】
【発明が解決するための手段】本発明のスパッタリング
用ターゲットは、スパッタリングされる部材の密度がバ
ルクの状態の密度の１０％以上７０％以下であることを
特徴とする。また、スパッタリング材料として、ＭｇＦ
2 を使用するものである。本発明のスパッタリング法
は、上記ターゲットを用いたスパッタリングを行うこと
により成膜を行うものである。
用ターゲットは、スパッタリングされる部材の密度がバ
ルクの状態の密度の１０％以上７０％以下であることを
特徴とする。また、スパッタリング材料として、ＭｇＦ
2 を使用するものである。本発明のスパッタリング法
は、上記ターゲットを用いたスパッタリングを行うこと
により成膜を行うものである。
【０００７】マグネトロンスパッタリングに用いるター
ゲットにおいては、スパッタリング材料であるターゲッ
トとバッキングプレートをインジウムなどの低融点金属
を用いてボンディングし、ターゲット陰極を構成する。
あるいは、スパッタリング材料の交換を簡便化する目的
やスパッタリング用ターゲットのコストを低く押さえる
目的でバッキングプレートにスパッタリング材料をネジ
止めする場合もある。これらの場合は、いずれもバッキ
ングプレートとスパッタリング材料との間の熱伝導を良
くし、直接水冷されたバッキングプレートにスパッタリ
ング中に発生する熱を積極的に逃がすことによってスパ
ッタリング材料の温度を低くする構造となっている。
ゲットにおいては、スパッタリング材料であるターゲッ
トとバッキングプレートをインジウムなどの低融点金属
を用いてボンディングし、ターゲット陰極を構成する。
あるいは、スパッタリング材料の交換を簡便化する目的
やスパッタリング用ターゲットのコストを低く押さえる
目的でバッキングプレートにスパッタリング材料をネジ
止めする場合もある。これらの場合は、いずれもバッキ
ングプレートとスパッタリング材料との間の熱伝導を良
くし、直接水冷されたバッキングプレートにスパッタリ
ング中に発生する熱を積極的に逃がすことによってスパ
ッタリング材料の温度を低くする構造となっている。
【０００８】これに対して、スパッタリング材料は温度
が高い方が成膜速度が速くなる。すなわちスパッタリン
グ材料の熱をバッキングプレートから逃がすことは発生
したエネルギーを逃がしてしまう結果となり、成膜速度
を下げてしまう。本発明では、スパッタリングされる部
材の密度をバルクの状態の密度よりも低く、７０％以下
としている。これにより、スパッタリング材料の熱伝導
率が小さくなり、スパッタリング材料の温度を高く保っ
たままスパッタリングを行うことが可能になる。これに
より、スパッタリング材料の温度の高い、すなわち成膜
速度の速い領域でのスパッタリングが可能となってい
る。スパッタリングされる部材の密度をバルクの状態の
密度の７０％以上とした場合、スパッタリング材料の温
度はバルク材料を用いた場合と大きく変わらず、バルク
材料を使用してスパッタリングした場合に比べて成膜速
度を速くする効果は認めることができない。
が高い方が成膜速度が速くなる。すなわちスパッタリン
グ材料の熱をバッキングプレートから逃がすことは発生
したエネルギーを逃がしてしまう結果となり、成膜速度
を下げてしまう。本発明では、スパッタリングされる部
材の密度をバルクの状態の密度よりも低く、７０％以下
としている。これにより、スパッタリング材料の熱伝導
率が小さくなり、スパッタリング材料の温度を高く保っ
たままスパッタリングを行うことが可能になる。これに
より、スパッタリング材料の温度の高い、すなわち成膜
速度の速い領域でのスパッタリングが可能となってい
る。スパッタリングされる部材の密度をバルクの状態の
密度の７０％以上とした場合、スパッタリング材料の温
度はバルク材料を用いた場合と大きく変わらず、バルク
材料を使用してスパッタリングした場合に比べて成膜速
度を速くする効果は認めることができない。
【０００９】スパッタリングされる部材の密度が低けれ
ば低いほどスパッタリング時の成膜速度は速くなるが、
密度を低くしすぎると、具体的には１０％以下にすると
スパッタリング中のターゲット表面の安定度が悪くな
り、ターゲットの材質によってはターゲット組成物が塊
状のまま基板に跳び、膜にピンホールを生じる不都合が
ある。
ば低いほどスパッタリング時の成膜速度は速くなるが、
密度を低くしすぎると、具体的には１０％以下にすると
スパッタリング中のターゲット表面の安定度が悪くな
り、ターゲットの材質によってはターゲット組成物が塊
状のまま基板に跳び、膜にピンホールを生じる不都合が
ある。
【００１０】本発明では、スパッタリング材料としてＭ
ｇＦ2 を使用することにより、光損失が例えば波長４０
０ｎｍで膜厚で膜厚１００ｎｍ当たり僅か０．２％以下
となる光学薄膜をスパッタリング法によって成膜するこ
とができる。
ｇＦ2 を使用することにより、光損失が例えば波長４０
０ｎｍで膜厚で膜厚１００ｎｍ当たり僅か０．２％以下
となる光学薄膜をスパッタリング法によって成膜するこ
とができる。
【００１１】またさらに、本発明のターゲットでは、材
料は粉体や顆粒ではなく一体の材質を用いているため、
ターゲットの配置の制限はなく、したがってスパッタア
ップだけでなくサイドスパッタやスパッタダウンの形態
をとることもできる。
料は粉体や顆粒ではなく一体の材質を用いているため、
ターゲットの配置の制限はなく、したがってスパッタア
ップだけでなくサイドスパッタやスパッタダウンの形態
をとることもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１のター
ゲットを示す。本実施の形態では、スパッタリング材料
１２として直径１００ｍｍ、高さ５ｍｍの円盤状のアル
ミニウム（Ａｌ）を使用し、無酸素銅からなるバッキン
グプレート１１とスパッタリング材料１２とをボンディ
ングすることにより、スパッタリング用ターゲット３用
の陰極を構成した。Ａｌは密度が１．６ｇ／ｃｍ3 の多
孔質を使用した。バルクのＡｌの密度は２．６６ｇ／ｃ
ｍ3 であり、本実施の形態に使用しているＡｌの密度は
バルクの状態の約５９％であった。
ゲットを示す。本実施の形態では、スパッタリング材料
１２として直径１００ｍｍ、高さ５ｍｍの円盤状のアル
ミニウム（Ａｌ）を使用し、無酸素銅からなるバッキン
グプレート１１とスパッタリング材料１２とをボンディ
ングすることにより、スパッタリング用ターゲット３用
の陰極を構成した。Ａｌは密度が１．６ｇ／ｃｍ3 の多
孔質を使用した。バルクのＡｌの密度は２．６６ｇ／ｃ
ｍ3 であり、本実施の形態に使用しているＡｌの密度は
バルクの状態の約５９％であった。
【００１３】本実施の形態で用いる成膜装置を図２に示
す。真空槽１の上方には基板２が設置され自転可能にな
っている。スパッタリング用ターゲット３はスパッタリ
ング用電源６と接続されている。真空槽１の側面にはガ
ス導入口７が開口されている。スパッタリングは、まず
ガラスやポリカーボネート樹脂などからなる基板２を加
熱することなく、１×１０-4Ｐａ程度まで真空槽１内を
排気する。その後、所定のガスをガス導入口７から所定
の圧力まで導入する。電源６から電力をスパッタリング
用ターゲット３に供給し、プラズマを発生させる。この
プラズマにより、スパッタリング材料は加熱されるとと
もに、スパッタリングされる。ここで、基板２を自転さ
せ、シャッター８を開放すると基板２上に膜が形成され
る。
す。真空槽１の上方には基板２が設置され自転可能にな
っている。スパッタリング用ターゲット３はスパッタリ
ング用電源６と接続されている。真空槽１の側面にはガ
ス導入口７が開口されている。スパッタリングは、まず
ガラスやポリカーボネート樹脂などからなる基板２を加
熱することなく、１×１０-4Ｐａ程度まで真空槽１内を
排気する。その後、所定のガスをガス導入口７から所定
の圧力まで導入する。電源６から電力をスパッタリング
用ターゲット３に供給し、プラズマを発生させる。この
プラズマにより、スパッタリング材料は加熱されるとと
もに、スパッタリングされる。ここで、基板２を自転さ
せ、シャッター８を開放すると基板２上に膜が形成され
る。
【００１４】以上の成膜装置を使用して、本実施の形態
のターゲットを用いて直流マグネトロンスパッタリング
を行ったところ、導入するＡｒガスのガス圧１Ｐａ、タ
ーゲット基板間距離１００ｍｍ、出力１ｋＷの条件で成
膜速度が３００ｎｍ／ｓｅｃと、通常のターゲット（バ
ルクのＡｌを用いたターゲット）を用い同じスパッタリ
ング装置及び成膜条件（導入ガス圧／基板距離／投入電
力など）で成膜した場合に比較して約１０倍の成膜速度
が得られた。また、反射率も５０ｎｍの膜厚で可視域
（波長４００〜７００ｎｍの領域）での反射率が９０％
以上であり、通常のターゲットを用いた場合と同等の反
射率が得られた。
のターゲットを用いて直流マグネトロンスパッタリング
を行ったところ、導入するＡｒガスのガス圧１Ｐａ、タ
ーゲット基板間距離１００ｍｍ、出力１ｋＷの条件で成
膜速度が３００ｎｍ／ｓｅｃと、通常のターゲット（バ
ルクのＡｌを用いたターゲット）を用い同じスパッタリ
ング装置及び成膜条件（導入ガス圧／基板距離／投入電
力など）で成膜した場合に比較して約１０倍の成膜速度
が得られた。また、反射率も５０ｎｍの膜厚で可視域
（波長４００〜７００ｎｍの領域）での反射率が９０％
以上であり、通常のターゲットを用いた場合と同等の反
射率が得られた。
【００１５】（実施の形態２）実施の形態１のＡｌに代
えてスパッタリング材料としてＳｉＯ2 を使用し、スパ
ッタリング用ターゲットを構成した。ＳｉＯ2 は密度が
１．０５ｇ／ｃｍ3 の多孔質を使用した。バルクのＳｉ
Ｏ2 の密度は２．２２ｇ／ｃｍ3 であり、本実施の形態
に使用しているＳｉＯ2 の密度はバルクの状態の約４７
％であった。
えてスパッタリング材料としてＳｉＯ2 を使用し、スパ
ッタリング用ターゲットを構成した。ＳｉＯ2 は密度が
１．０５ｇ／ｃｍ3 の多孔質を使用した。バルクのＳｉ
Ｏ2 の密度は２．２２ｇ／ｃｍ3 であり、本実施の形態
に使用しているＳｉＯ2 の密度はバルクの状態の約４７
％であった。
【００１６】上述した密度のターゲットを用いて高周波
マグネトロンスパッタリングを行ったところ、導入圧Ａ
ｒガスのガス圧１Ｐａ、ターゲット基板間距離１００ｍ
ｍ、投入電力１ｋＷの出力で成膜速度が４０ｎｍ／ｓｅ
ｃであり、通常のターゲットを用いて同じスパッタリン
グ装置及び成膜条件で成膜した場合に比較して約３０倍
の成膜速度が得られた。また、波長４００〜７００ｎｍ
の領域での屈折率が１．４６と、通常のターゲットを用
いた場合と同等の光学特性が得られた。
マグネトロンスパッタリングを行ったところ、導入圧Ａ
ｒガスのガス圧１Ｐａ、ターゲット基板間距離１００ｍ
ｍ、投入電力１ｋＷの出力で成膜速度が４０ｎｍ／ｓｅ
ｃであり、通常のターゲットを用いて同じスパッタリン
グ装置及び成膜条件で成膜した場合に比較して約３０倍
の成膜速度が得られた。また、波長４００〜７００ｎｍ
の領域での屈折率が１．４６と、通常のターゲットを用
いた場合と同等の光学特性が得られた。
【００１７】（実施の形態３）実施の形態１のＡｌに代
えてスパッタリング材料としてＭｇＦ2 を使用し、スパ
ッタリング用ターゲットを構成した。ＭｇＦ2 は密度
１．５５ｇ／ｃｍ3 の多孔質を使用した。バルクのＭｇ
Ｆ2 の密度は３．１５ｇ／ｃｍ3 であり、本実施の形態
に使用しているＭｇＦ2 の密度はバルクの状態の約４９
％であった。
えてスパッタリング材料としてＭｇＦ2 を使用し、スパ
ッタリング用ターゲットを構成した。ＭｇＦ2 は密度
１．５５ｇ／ｃｍ3 の多孔質を使用した。バルクのＭｇ
Ｆ2 の密度は３．１５ｇ／ｃｍ3 であり、本実施の形態
に使用しているＭｇＦ2 の密度はバルクの状態の約４９
％であった。
【００１８】このターゲットを用いて高周波マグネトロ
ンスパッタリングを行ったところ、導入するＯ2 ガスの
ガス圧が０．１Ｐａ、ターゲット基板間距離１００ｍ
ｍ、投入電力１ｋＷの出力で成膜速度が３０ｎｍ／ｓｅ
ｃであり、通常のターゲットを用いて同じスパッタリン
グ装置及び成膜条件で成膜した場合に比較して約３０倍
の成膜速度が得られた。
ンスパッタリングを行ったところ、導入するＯ2 ガスの
ガス圧が０．１Ｐａ、ターゲット基板間距離１００ｍ
ｍ、投入電力１ｋＷの出力で成膜速度が３０ｎｍ／ｓｅ
ｃであり、通常のターゲットを用いて同じスパッタリン
グ装置及び成膜条件で成膜した場合に比較して約３０倍
の成膜速度が得られた。
【００１９】しかも、通常のターゲットを用いた場合に
は、屈折率が１．３８であるが、波長４００ｎｍでの光
損失が物理的膜厚１００ｎｍ当たり２．１％存在したの
に比べ、本実施の形態のスパッタリング用ターゲットを
用いて成膜を行った場合は、可視域での屈折率は１．３
８、波長４００ｎｍでの光損失は膜厚１００ｎｍ当たり
わずか０．２％以下という良好な値となり、これまで光
損失の多さから実用化が困難であったスパッタリング法
によるＭｇＦ2 膜の光学薄膜としての適用も可能となっ
た。このように、本実施の形態によれば、非常に成膜速
度の速い領域でのスパッタリングを可能にすることがで
きる。
は、屈折率が１．３８であるが、波長４００ｎｍでの光
損失が物理的膜厚１００ｎｍ当たり２．１％存在したの
に比べ、本実施の形態のスパッタリング用ターゲットを
用いて成膜を行った場合は、可視域での屈折率は１．３
８、波長４００ｎｍでの光損失は膜厚１００ｎｍ当たり
わずか０．２％以下という良好な値となり、これまで光
損失の多さから実用化が困難であったスパッタリング法
によるＭｇＦ2 膜の光学薄膜としての適用も可能となっ
た。このように、本実施の形態によれば、非常に成膜速
度の速い領域でのスパッタリングを可能にすることがで
きる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、成膜速度の速い領域で
のスパッタリングを可能にした。また、スパッタリング
材料としてＭｇＦ2 を使用することにより、約１．３８
という非常に低い屈折率の光学膜をスパッタリング法に
よって成膜することができる。
のスパッタリングを可能にした。また、スパッタリング
材料としてＭｇＦ2 を使用することにより、約１．３８
という非常に低い屈折率の光学膜をスパッタリング法に
よって成膜することができる。
【図１】スパッタリング用ターゲットの断面図である。
【図２】成膜装置の断面図である。
１ 真空槽 ２ 基板 ３ スパッタリング用ターゲット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊原 延好 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 浦田 憲和 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 渡邊 正 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 生水 利明 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 スパッタリングされる部材の密度がバル
クの状態の密度の７０％以下かつ１０％以上であること
を特徴とするスパッタリング用ターゲット。 - 【請求項２】 スパッタリングされる部材がＭｇＦ2 で
あることを特徴とする請求項１記載のスパッタリング用
ターゲット。 - 【請求項３】 請求項１記載のターゲットを使用してス
パッタリングを行うことを特徴とするスパッタリング方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29384296A JPH10140338A (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | スパッタリング用ターゲット及びスパッタリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29384296A JPH10140338A (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | スパッタリング用ターゲット及びスパッタリング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10140338A true JPH10140338A (ja) | 1998-05-26 |
Family
ID=17799868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29384296A Pending JPH10140338A (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | スパッタリング用ターゲット及びスパッタリング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10140338A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005325376A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-24 | Olympus Corp | 薄膜形成方法及びスパッタリング装置 |
| WO2010061589A1 (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-03 | キヤノンアネルバ株式会社 | スパッタリング装置 |
| WO2011117916A1 (ja) * | 2010-03-24 | 2011-09-29 | キヤノンアネルバ株式会社 | 電子デバイスの製造方法およびスパッタリング方法 |
-
1996
- 1996-11-06 JP JP29384296A patent/JPH10140338A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005325376A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-24 | Olympus Corp | 薄膜形成方法及びスパッタリング装置 |
| WO2010061589A1 (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-03 | キヤノンアネルバ株式会社 | スパッタリング装置 |
| US8147664B2 (en) | 2008-11-28 | 2012-04-03 | Canon Anelva Corporation | Sputtering apparatus |
| WO2011117916A1 (ja) * | 2010-03-24 | 2011-09-29 | キヤノンアネルバ株式会社 | 電子デバイスの製造方法およびスパッタリング方法 |
| JP5395255B2 (ja) * | 2010-03-24 | 2014-01-22 | キヤノンアネルバ株式会社 | 電子デバイスの製造方法およびスパッタリング方法 |
| US9090974B2 (en) | 2010-03-24 | 2015-07-28 | Canon Anelva Corporation | Electronic device manufacturing method and sputtering method |
| US9472384B2 (en) | 2010-03-24 | 2016-10-18 | Canon Anelva Corporation | Electronic device manufacturing method and sputtering method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20061204 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061212 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070417 |