JPH1136066A - スパッタリング用ターゲット - Google Patents

スパッタリング用ターゲット

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JPH1136066A
JPH1136066A JP20716097A JP20716097A JPH1136066A JP H1136066 A JPH1136066 A JP H1136066A JP 20716097 A JP20716097 A JP 20716097A JP 20716097 A JP20716097 A JP 20716097A JP H1136066 A JPH1136066 A JP H1136066A
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JP
Japan
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target
thin film
compound
compd
granular
Prior art date
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Pending
Application number
JP20716097A
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English (en)
Inventor
Tadashi Serikawa
正 芹川
Fujio Komata
冨士夫 小俣
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ストイキオメトリな化合物薄膜を高堆積速度
で安定して形成でき、かつ扱い易く安価に化合物薄膜が
得られるスパッタリング用ターゲットを提供する。 【解決手段】 金属の化合物を堆積するためのスパッタ
リング用のターゲットにおいて、所定の粒径の粒状、も
しくは線径の線状の金属材、またはそれら両者と粉末状
の化合物材にてターゲットを構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体を製造する場
合に用いられるスパッタリング法により化合物薄膜を形
成する際の母材となるターゲットに関する。
【0002】
【従来の技術】最近特に、半導体の基板の表面に新たな
光学的特性や電気的特性を付与したり、基板表面を機械
的に保護する目的で、SiO2 膜、SiN膜、Al2
3 膜やITO膜(In2 3 −SnO2 膜)などの化合
物薄膜を形成することが広く行われている。これらの化
合物薄膜の形成には、種々の方法が用いられているが、
その中でも、スパッタリング法は薄膜の堆積が低温で可
能なことや、膜の組成の制御が容易なことの特徴を有す
るため、これらの化合物薄膜の形成法として広く用いら
れている。
【0003】すなわち、このスパッタリング法は、薄膜
の母材となるターゲットと基板とを備えた真空槽内にグ
ロー放電を起こすための不活性ガス、通常はアルゴンガ
スを所定の圧力導入し、ターゲットを搭載した電極に負
の直流電圧、あるいは高周波電圧を印加することによ
り、プラズマを発生させ、そこで生成されたイオンを加
速し、ターゲット表面に高速度で衝突させ、ターゲット
構成原子を叩き出し、この原子を基板表面に堆積させ、
薄膜を形成するようにしている。
【0004】この場合、ターゲットに化合物材から成る
ものを用いれば化合物膜が形成される。一方、ターゲッ
トに金属材を用いる場合でも、不活性ガスと共に窒素や
酸素などの反応性ガスを導入することにより、化学反応
により同様に化合物膜が形成される。
【0005】これらのことから、スパッタリング法で
は、ターゲット材とスパッタリングガス種との組み合わ
せにより、非常に多種の化合物膜が得られる。ただ、こ
のスパッタリング法により化合物薄膜を形成する場合で
も以下に述べる問題点が指摘されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図5には、ターゲット
に金属材からなるものを用い、放電ガス中に反応性ガス
を混合する反応性スパッタリング法で化合物膜を形成し
た場合の、薄膜の堆積速度と膜組成の、反応性ガス混合
率による変化が示してある。ここに示した例では、ター
ゲットにはSiを用い、放電ガスには窒素とアルゴンと
の混合ガスを使用し、SiN膜を形成した時のデータを
示した。窒素を混合すると、特定の混合率fcで、膜の
堆積速度が急激に小さくなる。一方、SiNx の窒素の
組成比xは、窒素の混合率fcまでの範囲では、混合率
の増大と共に大きくなる。
【0007】しかし、混合率fc以上で、xはほぼ1と
なり、ストイキオメトリな膜が得られる。これらのこと
から、ストイキオメトリなSiN膜を高堆積速度で形成
するには、窒素ガスの混合率を正確に制御し、常に臨界
混合率fcに保っておくことが必要である。同様な現象
は、ここで示したSiN膜に限らず、非常に多くの化合
物薄膜形成において観察されている。ストイキオメトリ
な化合物薄膜を形成するに必要な反応性ガスの臨界混合
率fcは、ターゲットへの投入電力、放電ガスの圧力や
流量、さらにスパッタリング装置の排気特性等の諸特性
に敏感に影響されることも明らかにされている。このた
め、従来のターゲット材ではストイキオメトリな化合物
薄膜を高堆積速度で形成することは非常に困難である、
という課題がある。
【0008】また、ストイキオメトリな化合物薄膜を形
成する他の方法としては、ターゲットに化合物材を用い
る方法がある。しかし、この場合にも、化合物材のスパ
ッタ率(ターゲット表面に入射する一個のイオンにより
ターゲットから叩き出されるターゲット構成原子の数)
が金属材のターゲットの場合よりも小さいため、堆積速
度が低くおさえられる問題が残っている。
【0009】堆積速度を高めるため、ターゲットに投入
する電力を増大する方法もあるが、化合物材の熱伝導率
は金属材に比べて小さく、このため高電力投入によりタ
ーゲットにひび割れが生じ、ターゲットが破損する問題
も新たに生じてくる、という課題がある。
【0010】この発明は上記のことに鑑み提案されたも
ので、その目的とするところは、ストイキオメトリな化
合物薄膜を高堆積速度で安定して形成でき、かつ扱い易
く安価に化合物薄膜が得られるスパッタリング用ターゲ
ットを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、金属の化合
物を堆積するためのスパッタリング用のターゲットにお
いて、粒径が0.5mm乃至10mmの粒状の金属材と
粉末状の化合物材とを含むことを要旨とし、上記目的を
達成している。
【0012】また、同様のスパッタリング用ターゲット
において、線径が0.5mm乃至10mmの線状の金属
材と粉末状の化合物材とを含むことを要旨とし、上記目
的を達成している。
【0013】また、同様のスパッタリング用ターゲット
において、粒径が0.5mm乃至10mmの粒状の金属
材と線径が0.5mm乃至10mmの線状の金属材と粉
末状の化合物材とを含むことを要旨とし、上記目的を達
成している。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明におけるターゲットは、従
来からの金属材や化合物材から単独に作られているので
はなく、粒状あるいは線状の金属材と化合物材とを所定
の割合いで混合して製作されている。図1は本発明の一
実施例であり、粒状の金属材11と粉末状の化合物材1
2とを混合して製作したターゲットT1の断面図であ
る。このターゲットT1は、焼結あるいはプレスといっ
た方法で作製可能である。
【0015】図2は、上記ターゲットT1を用い、放電
ガス中に反応性ガスを混合した場合の膜の堆積速度と膜
組成の、反応性ガス混合率による変化が示してある。こ
こに示した例では、金属材としては粒状のSiを、化合
物材としては粉末状のSiNを用いて作製したターゲッ
トT1を使用し、反応性ガスとして窒素をアルゴンガス
に混合した場合である。混合ガスを使用し、SiN膜を
形成した時のデータを示した。
【0016】窒素を混合すると臨界混合率fc1 におい
て、膜の堆積速度が急激に小さくなる。一方、SiNx
の窒素の組成比xは、窒素の臨界混合率fc2 までの範
囲では、混合率の増大と共に大きくなり、臨界混合率f
2 以上で、xは1となりストイキオメトリなSiN膜
が得られる。図1に示したターゲットT1を用いると、
臨界混合率fc1 とfc2 とが一致せず、前者fc1
方が後者のfc2 の値よりも大きい。このため、反応性
ガスの混合率を両者の間に設定することができ、高堆積
速度でストイキオメトリな化合物薄膜を形成できる。
【0017】上述の臨界混合率fc1 とfc2 は、ター
ゲットT1における金属材と化合物材の混合比に依存す
る。このため、不活性ガスと反応性ガスの混合率は、タ
ーゲットT1における金属材と化合物材の混合比を考慮
して設定することができ、ストイキオメトリな化合物薄
膜の高堆積速度がより容易となる。
【0018】図3は線状の金属材を用いた場合の本発明
の他の実施例のターゲットT2の断面図を示す。図中2
1は線状の金属材、22は粉末状の化合物材を示す。
【0019】図4は粒状と線状の金属材とを用いた場合
の本発明の更に他の実施例のターゲットT3の断面図で
ある。図中31は粒状の金属材、32は線状の金属材、
33は粉末状の化合物材を示す。
【0020】いずれのターゲットT1〜T3を用いて
も、反応性ガスを混合したガス中でのスパッタリング法
により、図2を用いて説明したのと同様に、ストイキオ
メトリな化合物薄膜が高堆積速度で得られる。
【0021】なお、本発明のターゲットT1〜T3によ
れば、ストイキオメトリな化合物薄膜が高堆積速度で形
成できる利点だけでなく、化合物だけから成るターゲッ
トにはない他の利点がある。すなわち、粒状や線状の金
属材がターゲット内に混合されているため、熱伝導が大
きくなり、このため、化合物ターゲットに比べて、大き
な電力を投入してもひび割れなどのターゲットの破損を
防げる。また、大きな電力が印加できるため、化合物薄
膜の堆積速度をさらに高められる。さらに、本発明のタ
ーゲットでは、金属材が混合されているため、金属材だ
けから成るターゲットと同様に、種々の形状の、例えば
円筒状のターゲットも容易に形成できる。
【0022】本発明のターゲットにおける金属材の粒径
や金属材の線径は、各々、0.5mm乃至10mm、お
よび0.5mm乃至10mmが適している。粒径や線径
を0.5mmよりも小さくすると、ターゲットの熱伝導
が悪くなり、ひび割れによるターゲットの損傷が生じ易
くなる。一方、粒径や線径が10mmよりも大きくする
と、ターゲット表面でのスパッタエッチングが不均一に
なり、基板上での薄膜の組成や厚さに不均一が生じてく
る問題があるためである。
【0023】なお、図1,図3や図4に示した本発明に
かかるターゲットT1〜T3における粒状や線状の金属
材としては、単一種のものに限る必要はなく、所望の複
数種の金属材であっても良い。複数種の金属材を含むタ
ーゲットを用いると、さらに複雑な組成の化合物薄膜が
高堆積速度で得られる。例えば、金属材にSiとTi
を、化合物材にSiO2 を含むターゲットを使用し、反
応性ガスとして酸素を用いると、SiO2 −TiO2
合化合物薄膜が高堆積速度で得られ、ターゲットにおけ
る金属材SiとTi、さらに化合物材SiO2 の混合比
を変えることにより化合物薄膜のSiO2 とTiO2
の組成比を変化でき、屈折率等の特性を制御できる。
【0024】また、本発明のターゲットにおける化合物
材としては、単一種のものに限る必要はなく、所望の複
数種の化合物材であってもよい。例えば、金属材にSi
を、化合物材にSiO2 とTiO2 を含むターゲットを
使用し、反応性ガスとして酸素を用いると、SiO2
TiO2 混合化合物薄膜が高堆積速度で得られる。
【0025】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明のターゲッ
トは、粒状もしくは線状の金属材と粉末状の化合物材、
あるいは粒状および線状の金属材と粉末状の化合物材と
からなり、このターゲットによれば、化合物ターゲット
に比しひび割れなどの破損を防ぐことができ、扱い易
く、かつストイキオメトリな化合物薄膜が高堆積速度で
安定して形成でき、化合物薄膜が安価に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のターゲットの断面図を示
す。
【図2】本発明のターゲットを用いて化合物薄膜を堆積
したときの薄膜形成特性を示す。
【図3】本発明の他の実施例のターゲットの断面図を示
す。
【図4】本発明の更に他の実施例のターゲットの断面図
を示す。
【図5】従来からのターゲットを用いて化合物薄膜を堆
積したときの薄膜形成特性を示す。
【符号の説明】
11,31 粒状の金属材 21,32 線状の金属材 12,22,33 粉末状の化合物材 T1〜T3 ターゲット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属の化合物を堆積するためのスパッタ
    リング用のターゲットにおいて、粒径が0.5mm乃至
    10mmの粒状の金属材と粉末状の化合物材とを含むこ
    とを特徴としたスパッタリング用ターゲット。
  2. 【請求項2】 金属の化合物を堆積するためのスパッタ
    リング用のターゲットにおいて、線径が0.5mm乃至
    10mmの線状の金属材と粉末状の化合物材とを含むこ
    とを特徴としたスパッタリング用ターゲット。
  3. 【請求項3】 金属の化合物を堆積するためのスパッタ
    リング用のターゲットにおいて、粒径が0.5mm乃至
    10mmの粒状の金属材と線径が0.5mm乃至10m
    mの線状の金属材と粉末状の化合物材とを含むことを特
    徴としたスパッタリング用ターゲット。
JP20716097A 1997-07-15 1997-07-15 スパッタリング用ターゲット Pending JPH1136066A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007031786A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Idemitsu Kosan Co Ltd スパッタリングターゲット、その製造方法及び透明導電膜

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007031786A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Idemitsu Kosan Co Ltd スパッタリングターゲット、その製造方法及び透明導電膜
JP4761868B2 (ja) * 2005-07-27 2011-08-31 出光興産株式会社 スパッタリングターゲット、その製造方法及び透明導電膜

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