JPS60215761A - スパツタリング用タ−ゲツトの形成方法 - Google Patents

スパツタリング用タ−ゲツトの形成方法

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JPS60215761A
JPS60215761A JP7080184A JP7080184A JPS60215761A JP S60215761 A JPS60215761 A JP S60215761A JP 7080184 A JP7080184 A JP 7080184A JP 7080184 A JP7080184 A JP 7080184A JP S60215761 A JPS60215761 A JP S60215761A
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JP
Japan
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target
powder
sputtering
forming
sintered
Prior art date
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Pending
Application number
JP7080184A
Other languages
English (en)
Inventor
Saburo Nobutoki
信時 三郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS60215761A publication Critical patent/JPS60215761A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は被加工物上にスパッタリング被膜を形成させる
スパッタリング用ターゲットの形成方法に関するもので
ある。
〔発明の背景〕
一般にエレクトロエックス分野における微細加工や撮像
管光電変換面構成部材とする薄膜を形成する手段として
スパッタリング加工が知られている。
このスパッタリング加工は、高周波ま九は対象材料によ
っては直流真空放電を真空槽内で対向したターゲット部
材と被膜形成用基板との間に起させ、残留ガスイオンを
ターゲットに衝突させることによって発生したターゲッ
ト構成部材の分子またはその反応体を対向する基板に向
けて飛行せしめ、沈着させることにより被膜を形成させ
る。そして、このスパッタリング加工は、真空蒸着に比
べて高融点物質を対象として選定できる−ことが太きな
特徴となっている。
このようなスパッタリング加工例は、−ずれも化学的膜
質は別問題としても膜欠陥を極力避けなければならず、
例えば撮像管の光導電面下地電極として使用する透明導
電膜については酸化インジウム・酸化錫混合粉末焼結体
をターゲットとし、Artたは微量のO!を添加したA
rを雰囲気として高周波放電スパッタリングにより硝子
基板上に透明導電性薄膜を形成する。この場合、撮像管
光導電膜構成材料にもよるが、透明導電膜に0.5〜数
μm程度の欠陥が存在すると、撮像管形成後、画面のき
すとして画面上に現われる。また、前述したプロセスに
よ秒形成された多数の透明導電膜の欠陥を調査すると、
ターゲットを構成していた微細粉体が付着して―る場合
が多く、この場合、通常動作の光導室形撮像管にお1て
は明るい輝点となって現われ、テレビ画質を著しく損な
うことが知られて−る。
通常、このようなスパッタリング加工に用いられる酸化
インジウム・酸化錫ターゲツト体は、別途製作した粉体
を材料とし、型押し成型した後、融点には至らない程度
の高温度雰囲気中で焼結して形成され、また必要に応じ
て加圧しながら焼結して形成されるが、生成した焼結体
は各粒子が接触しつつ結着したもので空隙が極めて多く
、焼結法にもよるが、充填率は通常50%ないし高々7
0係程度である。
このため、このようなターゲットを使用すると、第1図
に顕微鏡像概念図で示すようにターゲツト体1の表面2
から全厚方向に向って粉粒体3の焼結体4かもなってい
るので、ターゲツト体1の使用による減耗進行とともに
各焼結粉粒体3の境界部が切断されて減痩した粉粒体が
崩落を起し飛散したり、電界印加中でおれば、荷電粒子
として被加工物に射突し付着するものと推定される。
このような問題を改善するものとしては、溶融固化し成
形したターゲツト体を使用すれば理想的であるが、酸化
インジウムの場合、融点は約2000℃以上にも達し、
溶融層、るつぼ等の耐火材の構成やその後の不純物混入
の点から加工不能に近い状態にある。
〔発明の目的〕
したがって本発明は、前述した問題に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、焼結粉粒体の崩落
、荷電粒子の発生を防止させ、高品位のスパッタリング
被膜が得られるスノ(ツタリング用ターゲットの形成方
法を提供することにおる。
〔発明の概要〕
このような目的を達成するために本発明は、粉粒体を焼
結法により成形した高融点物質スノくツタリングターゲ
ットを、スノ(ツタリング進行時に主として消耗が進行
する表面を焼成後又は焼成中にエネルギー線を照射して
表面部分に溶融層を形成し、ターゲットからの粉粒体の
崩落を軽減な埴し解消させたものである。
〔発明の実施例〕
次に図面を用−て本発明の実施例を詳細に説明する0 112@は本発明によるスノ(ツタリング用ターゲット
の形成方法の一実施例を説明するための顕微鏡像概念図
である。回置において、まず、ターゲツト体1′は第1
図に示すように粉粒体3を屋押し成形した後、融点以下
の高温度雰囲気で焼結おるいは加圧しながら焼結して焼
結体4を形成する。
この場合、この焼結体4は各粉粒体3が接触しつつ結着
したもので空隙が極めて多い。そしてこのように形成さ
れた焼結体4を、その表面2にエネルギー線として近赤
外線レーザ光線を照射して第2図に示すようにその表面
部分を溶融させ、微小な粉粒体3を一体化し、表面部分
に緻密な固形層5を形成する。このレーザとしては、集
束した炭酸ガスレーザの約10W/75μm2程度の装
置からの照射で充分である。
このようなレーザ溶融によれば、加熱を焼結体40表面
部分に集中させることができるので、炉材や材料保持材
への配慮り全く不要で、溶融部す々わち固形層5が接す
る部位は被加工材料の焼結体4であり、汚損の恐れは全
くない。しかしながう、酸化インジウムターゲツト体は
、In*Os を主成分としているので、若干の還元に
より低位酸化物への転換が認められるが、加工芥囲気の
酸素分圧を高くしたりあるいはレーザ出力を若干低くす
ることにより、転換を軽減することができる。
また、仮にターゲツト材の若干の還元が起っても当該タ
ーゲットを使用してのスパッタリング雰囲気不活性ガス
に0.5〜10%程度の酸素や酸素及び水素を混合させ
たりあるいは加水した抄することで生成被膜を若干酸化
させて所望の電気光学特性を有する透明導電膜を得るよ
うにすることは可能であり、大きな障害とはならなめ。
また、炭酸ガスレーザ加工により溶融した表面紘必ずし
も平坦ではなく、凹凸や溶融スプラッシュの付着等が認
められるが、少なくとも0.2〜1+a+程度以上の固
形層5が表面部分に存在しており、第1図に示す従来の
焼結ターゲツト体1が0.1μm〜数10μmの粉粒体
3の焼結体4からなっているのに比べればはるかに固形
層5が大でターゲツト体1′の消耗による粒子発生は極
めて少なくなることが明白である。また、レーザ加工の
ビーム束は極めて小であるので、ターゲツト体1′の全
面に溶融が及ぶよようなビームとターゲツト体1′との
相対位置の変化を行なうことが必要なことは言うまでも
な−。
さらに、レーザ出力調整は、光量と光の間欠照射の時間
率周波数とを変えることで行なえることは通常のレーザ
加工と同様であるが、その方法により、ターゲツト体1
′の表面部分の平坦度やスプラッシュの発生状況、残留
歪が著しく異なるので、加工装置により、被加工材の温
度、レーザ光照射の間欠性などの適切な条件を設定すべ
きであることは当然である。
また、本発明によるスパッタリング用ターゲットの形成
方法の他の実施例としては、従来の焼結法により製作さ
れた焼結体40表面にエネルギー線として電子ビームを
照射して第2図に示すようにその表面部分を溶融させ、
微小な粉粒体3を一体化し、表面部分に緻密な固形層5
を形成する。
このように焼結体40表面部分を電子ビーム加工すると
、電子ビーム加工は局部的加熱が容易であることから、
被加工物の支持容器ないし置台として耐熱材料を要さず
、容器からの汚損を受けることなく、焼結体4の表面部
分のみで溶融に必要な温度を得ることができる。また、
電子ビーム加熱による場合、高温度を容易に得ることが
できるが、特性上真空装置内で電子ビーム処理を行なう
必要があることが、加工対象物の熱分解を軽減するため
に若干の問題をもつ場合があり、さらにスパッタリング
ターゲットを構成する酸化インジウムは主としてInz
Osであるが、真空中での熱分解によ抄InOr In
toなどの低位酸化物に還元することが知られているが
、これらの場合は電子ビーム加速電圧や電子銃構造にも
よるが、放電や電子ビーム源フィラメント焼損が起らな
i程度、例えば2X10−3wHg程度の酸素雰囲気に
おいて必要に応じて若干加熱量率を低くして電子ビーム
を照射することにより、焼結体4の表面部分を溶融する
ことができる。また、前述した還元防止策を行カつても
なお溶融部(固形層5)の若干の還元が避けられな鱒場
合があるが、このような場合は、該ターゲツト体を使用
したスパッタリング加工の雰囲気を若干酸素を混合した
不活性ガスとすることにより、電気光学特性について所
望の透明導電膜を得ることができる。この場合は一種の
活性スパッタリングと称し、活性スパッタリング、特に
In−an合金を、酸素を混入した雰囲気でスパッタリ
ング加工を行なう場合、スパッタリング速度。
酸素分圧、雰囲気全圧および雰囲気温度により極めて敏
感に電気光学特性が変動するのに対してみれば極めて安
定した透明導電膜を得ることができる。
このような方法によれば、ターゲツト体1′の固形層5
は、若干のピンホールや溶融層厚のむらがあるが、おお
むね連続した空隙のなり固形層が得られる。そして、こ
の固形層50層厚は多様であるが、0.1mないし2m
程度で構成粉粒体3の径0.1〜数十μmに比べて極め
て大で均一である。このため、ターゲツト体1′の消耗
によシ深部の溶融をわずかにまたは全然受けていない焼
結体4が露出してくるまでは粉粒体3の直接的な崩落を
起すことなく、粉粒体3の付着の少ないなiしは付着の
ない透明導電膜を得ることができる。
このようにして得られたターゲツト体1′は、長時間使
用することにより、溶融層つまり固形層5が消耗し、下
地の焼結体4が次第に露出して来て各粉粒体3崩落の危
険が大となってくるが、その表面部分を再度電子ビーム
加熱により溶融し、表面を当初の状況に戻すことができ
る。
力お、電子ビームやレーザビームの照射に当っては、ビ
ーム束に比べてターゲツト体の大きさが一般に極めて大
であることから、ビームを走査するなシ、ターゲツト体
を移動するなりして溶融加工が全面に及ぶようにすべき
ことは当然である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、ターゲット構成材
としての焼結粉粒体の崩落、荷電粒子の発生を軽減ない
し解消するーことができるので、高品位のスパッタリン
グ膜が得られるという極めて優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明によるスパッタリング用タ
ーゲットの形成方法を説明するだめの顕gL鐘像概念図
である。 1/・、拳・ターゲツト体、20.・0表面、3・脅争
・粉粒体、4・・・・焼結体、5・・・・固形層。 代理人 弁理士 高 橋 明 夫

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、高融点物質の粉粒体を焼結法により成型したスパッ
    タリング用ターゲットの、スパッタリング進行時に主と
    して消耗が進行すべき宍面を焼結後にエネルギー線を照
    射してこの表面部分に溶融層を形成し、ターゲットから
    の粉粒体の崩落を軽減ないし解消することを特徴とした
    スパッタリング用ターゲットの形成方法。 2、前記高融点物質を酸化インジウムを主成分とし、熱
    分解防止雰囲気として酸素を主成分とすることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のスパッタリング用ター
    ゲットの形成方法。 3、前記エネルギー線をレーザ光線としたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のスパッタリング用ター
    ゲットの形成方法。 4、前記エネルギー線を電子ビームとしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のスパッタリング用ター
    ゲットの形成方法。
JP7080184A 1984-04-11 1984-04-11 スパツタリング用タ−ゲツトの形成方法 Pending JPS60215761A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003025247A1 (fr) * 2001-09-18 2003-03-27 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Cible de pulverisation et procede de production
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