WO2012101850A1 - スパッタリングターゲット - Google Patents

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吉一 熊原
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Jx日鉱日石金属株式会社
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    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
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    • C23C—COATING 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
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3464—Sputtering using more than one target

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering target used when forming a thin film by a sputtering method, wherein the target has high use efficiency and good film uniformity (thickness uniformity) throughout the sputtering life. provide.
  • the method of forming a thin film by sputtering is widely used in the production of various electronic and electrical parts.
  • a substrate serving as an anode and a target serving as a cathode are opposed to each other, and an electric field is generated by applying a high voltage between these substrate and target in an inert gas atmosphere.
  • Electrons and inert gas collide to form a plasma.
  • the cations in the plasma collide with the target surface and strike target atoms, and the ejected atoms adhere to the opposing substrate surface to form a film. This is based on the principle that
  • Magnetron sputtering is a method in which a magnet is set on the back side of a target and a magnetic field is generated in the direction perpendicular to the electric field on the target surface to perform sputtering. In such an orthogonal electromagnetic field space, plasma stabilization and densification are achieved. It is possible to increase the sputtering rate.
  • magnetron sputtering captures electrons in a magnetic field and efficiently ionizes the sputtering gas.
  • target material target shape, type of sputtering equipment, etc.
  • erosion of the target is different, and uniform erosion is not achieved. This applies not only to the magnetron sputtering method but also to other sputtering methods.
  • the target reaches the end of its life when the deepest erosion is reached and is replaced with a new target.
  • the target is formed in a flat plate shape or a cylindrical shape.
  • film uniformity thickness uniformity
  • the target may reach the end of its life despite its remaining thickness. This is a case where a management value such as a film uniformity (film thickness uniformity) and a process loss rate determined in the film forming process exceeds a certain set allowable value during the target life. In such a case, if the same target is continuously used, the allowable value is exceeded. Therefore, even if the target has a remaining thickness, it is replaced with a new target. That is, the lifetime of the target is shorter than the original.
  • Patent Document 1 proposes a target that is a rectangular parallelepiped multi-divided target and has an inclined surface from a target surface having a high height to a surface having a low height when there is a height difference in the divided target that receives erosion. ing.
  • the thickness of the divided target material having a small thickness is substantially equal to the adjacent part of the thicker divided target material.
  • a horizontal portion having the same thickness is formed, and the width of the horizontal portion is 1 mm or more, and the upper part of the thicker divided target material is disposed above the thicker divided target material.
  • a sputtering target in which an inclined portion continuous with the target surface is formed, and an angle formed between the inclined portion and the horizontal portion of the thicker divided target material is 30 ° or more and 45 ° or less.
  • the end target material is provided with an inclination toward the center.
  • an inclination there may be a problem in the uniformity of the film when the film is formed by sputtering. Specifically, a phenomenon was observed in which the film thickness distribution in the substrate surface deteriorated compared to the case where the film was formed using a target material having no inclination.
  • the target material ITO Indium Tin Oxide
  • the present invention has been made in view of the above problems or drawbacks, and is a sputtering target used when forming a thin film by a sputtering method, and even if the target material has an inclined portion,
  • the object of the present invention is to propose a target material having a shape that does not deteriorate the uniformity, and to provide a target with high target use efficiency and good film uniformity (film thickness uniformity) throughout the sputtering life.
  • the present inventor made a sputtering target shape and a target shape that anticipates erosion, and sputtered by using the target, so that the film uniformity (thickness uniformity) was achieved throughout the sputtering life. ), The generation of particles is small, and the life of the target can be extended.
  • the “high use efficiency target” used in the present specification means a target having a shape assuming erosion.
  • the sputter surfaces of the target portions at both ends are inclined with an inclined surface of angle ⁇ inclined downward from the maximum thickness portion toward the center of the target and an inclined surface of angle ⁇ facing the inclined surface of angle ⁇ .
  • a sputtering target is provided.
  • the present invention also provides: 2) The sputtering target according to 1) above, wherein the angle ⁇ is 0.3 to 45 °. 3) The angle ⁇ is 30 to 80% of the angle ⁇ .
  • the sputtering target according to any one of 1) to 3) above is provided.
  • the present invention also provides: 5) The sputtering target according to any one of 1) to 3) above, wherein a flat surface P is provided between the inclined surface having the angle ⁇ and the inclined surface having the angle ⁇ .
  • the sputtering target according to 5) above, wherein the thickness L3 of the flat surface P is the angle L1 and the angle L1 of the inclined surface The sputtering target according to 6) above, which is shorter than the length L2 of the inclined surface of ⁇ .
  • the present invention also provides: 9) The sputtering target 10) according to any one of the above 1) to 8), wherein the target is a split target, and the target portions at both ends have an inclined surface with an angle ⁇ and an inclined surface with an angle ⁇ .
  • FIG. 4 is a plan view (partial), a CC cross-sectional view, an AA cross-sectional view, and a BB cross-sectional view of a target of an example (without a flat surface P).
  • FIG. 4 is a plan view (partial), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of a target of an example (with a flat surface P).
  • FIG. 6 is a plan view (partial), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of a target of a comparative example.
  • the overall shape of the sputtering target of the present invention is a rectangular (rectangular) target in plan view.
  • the target portion at the center of this target has a flat sputter surface.
  • the outermost part is flat for the convenience of production and handling of the target, but the subsequent part is an inclined sputtering surface.
  • FIGS. 1 and 2 to be described later the whole is a rectangular sputtering target as viewed in a plan view.
  • the maximum thickness of the target portions at both ends is larger than the thickness of the central target portion, and the sputtering surfaces of the target portions at both ends are inclined downward from the maximum thickness portion toward the target center.
  • An inclined surface 4 having an angle ⁇ and an inclined surface 5 having an angle ⁇ facing the inclined surface having the angle ⁇ are formed.
  • the target of the present invention is usually used as a target for magnetron sputtering.
  • magnetron sputtering in order to increase the sputtering efficiency, a magnet disposed on the back surface of the target is disposed.
  • a portion that receives strong erosion and a portion that does not receive erosion are generated depending on the placement of the magnet or the strength of the lines of magnetic force.
  • the target of the present invention needs to have a structure that can cope with this, can perform stable sputtering, and can make the uniformity of the film more uniform.
  • the target is made to have a thick portion where the erosion is caused by sputtering, and the inclined surface as described above is produced in order to make the uniformity of the film more uniform.
  • the particles sputtered out from the inclined surface 4 formed on the erosion surface of the target by the inclination angle ⁇ are more concentrated in the central portion in the longitudinal direction of the target.
  • the film thickness of the film formed on the substrate in that region is thicker than other regions, and conversely at a position facing the inclined surface 4 (a position immediately above the target inclined surface described later).
  • the film thickness becomes thinner.
  • a thin film and a thick film are formed, the film thickness becomes non-uniform, and the uniformity deteriorates.
  • a new inclined surface 5 having an angle ⁇ is formed so as to face the inclined surface 4. For this reason, the particles knocked out from the inclined surface 5 formed at the angle ⁇ reach the position facing the inclined surface 4, so that the portion where the film thickness is reduced in the comparative example is compensated, and the in-plane surface of the substrate is compensated. Overall, a film with good uniformity can be obtained.
  • the inclined surface 4 having the angle ⁇ and the inclined surface 5 having the angle ⁇ are joined in a straight line, but the inclined surface 5 having the angle ⁇ is a starting point where the level of the flat surface of the central target portion is high or low. Therefore, the target thickness at the straight joining position is thinner than the thickness of the central target portion.
  • the angle ⁇ is preferably 0.3 to 45 °. If the angle ⁇ exceeds 45 °, the uniformity of uniformity is not improved so much even if the angle ⁇ is formed.
  • the angle ⁇ is preferably in the range of 30 to 80% of the angle ⁇ . That is, ⁇ ⁇ 0.3 ⁇ ⁇ ⁇ 0.8. When the angle ⁇ is less than 30% of ⁇ , it becomes difficult to sufficiently compensate for the thinned portion. When the angle ⁇ exceeds 80%, the film thickness at the intermediate portion between the inclined surface 4 and the inclined surface 5 becomes thin. Tend.
  • a flat surface P can also be provided between the inclined surface 4 with the inclination angle ⁇ and the inclined surface 5 with the inclination angle ⁇ of the sputtering target, as shown in FIG.
  • the inclined surface 5 having the angle ⁇ is a starting point where the level of the flat surface of the central target portion is high and low, and therefore the thickness of the flat surface P connected thereto is larger than the thickness of the central target portion. getting thin.
  • the length L3 of the flat surface P is shorter than the length of the inclined surface L1 having the angle ⁇ and the length of the inclined surface L2 having the angle ⁇ in order to maintain uniformity of uniformity in the sputtering target of the present invention.
  • This is a preferable condition.
  • the total length of L1, L2, and L3 is preferably 25% or less of the total length of the rectangular target. However, this condition is a suitable condition, and other conditions can be selected.
  • Sputtering targets can be all integrated targets, but can also be divided targets. In the case of a split target, several forms are possible, but only the target portions at both ends are made into an integrated target (an undivided target) having an inclined surface with an angle ⁇ and an inclined surface with an angle ⁇ , Others can be appropriately divided targets. This form is an example of a typical sputtering target.
  • the target part at both ends having a flat part the target part having the inclined surface 4 with the angle ⁇ , the target part having the inclined surface 5 with the angle ⁇ , and the inclined surface 4 with the angle ⁇ and the inclined surface 5 with the angle ⁇
  • One or a plurality of target portions having a flat surface P and a central target portion having a flat sputter surface may be used as a divided target.
  • the sputtering target of the present invention can be applied to indium, tin, aluminum, copper, tantalum, titanium, nickel, cobalt, ruthenium, tungsten, rhodium, or alloys or oxides thereof.
  • a target for a display material such as ITO (oxide of indium and tin).
  • the erosion profile target of the present invention In manufacturing the erosion profile target of the present invention, a flat target is sputtered in advance, and the erosion shape and depth at that time are examined, and based on this, the thickness of the target can be adjusted. As a result, even if there is a difference in erosion that varies depending on the type of target material, a highly efficient target can be easily manufactured according to the specific target erosion.
  • the target of the present invention is easy to manufacture and has the advantage that the life of the target can be extended.
  • the film uniformity film thickness uniformity
  • the film uniformity can be improved through the initial stage of sputtering and the life of sputtering, and there is an excellent effect that the generation of particles is small.
  • a high use efficiency target can be easily produced according to the specific target erosion.
  • FIG. 1 shows a plan view (partial), a CC sectional view, an AA sectional view, and a BB sectional view of the target backing plate assembly.
  • the backing plate of the target backing plate assembly of the first embodiment is rectangular (rectangular) in plan view. In this case, a split target is used.
  • Examples and comparative examples Eight ITO targets having a size of 200 ⁇ 2300 mm were arranged facing a 1500 ⁇ 1850 mm size substrate, and film formation was performed with a target thickness of 40 nm.
  • the substrate is formed so as to be stationaryly opposed to the target.
  • the target of the present invention is also effective in a system in which the substrate passes over the target. After film formation, the level difference between the part with no film on the substrate and the part with the film was measured with a stylus type step meter, and the film thickness uniformity was evaluated from the distribution of the level difference at nine points in the substrate surface. The results are shown in Table 1.
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, the angle ⁇ of the inclined surface 4 is 0.76 °, and the inclined surface 5 having the angle ⁇ is not provided. However, the film thickness uniformity of the entire substrate surface is ⁇ 12%, which is not good. became.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, the angle ⁇ of the inclined surface 4 is 2.29 ° and the inclined surface 5 having the angle ⁇ is not provided. However, the film thickness uniformity of the entire substrate surface is ⁇ 15%, which is not good. became.
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 3, the inclined surface 4 has an inclined surface 5 having an angle ⁇ of 0.76 ° and an angle ⁇ of 0.19 ° (0.25 ⁇ ). The ratio of the angle ⁇ and the angle ⁇ deviates from the lower limit value which is a preferable condition of the present invention. As a result, the film thickness uniformity over the entire substrate surface was ⁇ 11%, which was defective.
  • Comparative Example 4 In Comparative Example 4, the angle ⁇ of the inclined surface 4 is 0.76 °, and the inclined surface 5 has an angle ⁇ of 0.72 ° (0.94 ⁇ ). The ratio of the angle ⁇ to the angle ⁇ deviates from the upper limit value which is a preferable condition of the present invention. As a result, the film thickness uniformity over the entire substrate surface was ⁇ 10%, which was defective.
  • the comparative example 5 has the inclined surface 5 in which the angle ⁇ of the inclined surface 4 is 2.29 ° and the angle ⁇ is 0.57 ° (0.25 ⁇ ).
  • the ratio of the angle ⁇ and the angle ⁇ deviates from the lower limit value which is a preferable condition of the present invention.
  • the film thickness uniformity over the entire substrate surface was ⁇ 13%, which was defective.
  • the comparative example 6 has the inclined surface 5 in which the angle ⁇ of the inclined surface 4 is 2.29 ° and the angle ⁇ is 1.91 ° (0.83 ⁇ ).
  • the ratio of the angle ⁇ to the angle ⁇ deviates from the upper limit value which is a preferable condition of the present invention.
  • the film thickness uniformity over the entire substrate surface was ⁇ 14%, which was defective.
  • Example 1 In contrast to the comparative example described above, in Example 1, the inclined surface 4 has an inclined surface 5 with an angle ⁇ of 0.76 ° and an angle ⁇ of 0.29 ° (0.38 ⁇ ). The ratio of the angle ⁇ to the angle ⁇ is within the preferable range of the present invention. As a result, the film thickness uniformity over the entire substrate surface was ⁇ 6%, which was a favorable result.
  • Example 2 the inclined surface 4 has an inclined surface 5 with an angle ⁇ of 0.76 ° and an angle ⁇ of 0.57 ° (0.75 ⁇ ).
  • the ratio of the angle ⁇ to the angle ⁇ is within the preferable range of the present invention.
  • the film thickness uniformity over the entire substrate surface was ⁇ 4%, which was a favorable result.
  • Example 3 In Example 3, the inclined surface 4 has an inclined surface 5 with an angle ⁇ of 2.29 ° and an angle ⁇ of 0.72 ° (0.31 ⁇ ). The ratio of the angle ⁇ to the angle ⁇ is within the preferable range of the present invention. As a result, the film thickness uniformity over the entire substrate surface was ⁇ 7%, which was a favorable result.
  • Example 4 the inclined surface 4 has an inclined surface 5 with an angle ⁇ of 2.29 ° and an angle ⁇ of 1.43 ° (0.63 ⁇ ).
  • the ratio of the angle ⁇ to the angle ⁇ is within the preferable range of the present invention.
  • the film thickness uniformity over the entire substrate surface was ⁇ 6%, which was a favorable result.
  • the film thickness uniformity of the entire substrate surface was ⁇ 10% or more under any condition.
  • the film thickness uniformity of the entire substrate surface was less than ⁇ 10% under any condition, and good results were obtained.
  • the sputtering target according to the prior art shown in FIG. 3 is manufactured by combining targets having different plate thicknesses depending on the erosion depth in order to obtain high use efficiency. At that time, a part of the sputtering surface is inclined. As a result, a problem may occur in the uniformity of the film.
  • the target of the present invention As described above, a film with good uniformity can be obtained without impairing the characteristic of high use efficiency.
  • the 10th generation line with a substrate size of 3m x 3m is in mass production in TFT-LCD. Although it is very difficult to uniformly form a thin film having a thickness of only about 40 nm on such an ultra-large substrate, the problem can be solved by using the target of the present invention.
  • the present invention is effective particularly in the sixth generation line or more where the total length of the target exceeds 2 m.
  • the target backing plate assembly of the present invention can extend the life of the target, improve film uniformity (thickness uniformity) throughout the sputtering life, and can also be used for the types of target materials. Even if there is a difference in erosion that varies depending on the target erosion, it has an effect that a target corresponding to a specific target erosion can be easily manufactured. Therefore, it is useful as a target backing plate assembly that can be used for various materials.
  • Target 2 Flat part of target 3: Divided part of divided target 4: Inclined surface with angle ⁇ formed on erosion surface of target 5: Inclined surface with angle ⁇ formed on erosion surface of target 6: Flat backing plate

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Abstract

中央のターゲット部位が平坦なスパッタ面を備え、両端のターゲット部位が傾斜したスパッタ面を備えている全体が矩形であるスパッタリングターゲットであって、前記両端のターゲット部位の最大厚みは中央のターゲット部位の厚みよりも大きく、該両端のターゲット部位のスパッタ面は最大厚み部からターゲット中央に向かって下方向に傾斜した角度αの傾斜面と該角度αの傾斜面に向かい合う角度βの傾斜面を備えていることを特徴とするスパッタリングターゲット。ターゲットの使用効率が高く、かつスパッタライフを通じて膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）が良好であるターゲットを提供する。

Description

スパッタリングターゲット
　本発明は、スパッタリング法により薄膜を形成するときに使用されるスパッタリングターゲットであって、ターゲットの使用効率が高く、かつスパッタライフを通じて膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）が良好であるターゲットを提供する。
　スパッタリングによる薄膜の形成方法は、各種の電子・電気部品等の製造に広範囲に使用されている。スパッタリング法は、陽極となる基板と陰極となるターゲットとを対向させ、不活性ガス雰囲気下でこれらの基板とターゲットの間に高電圧を印加して電場を発生させるものであり、この時電離した電子と不活性ガスが衝突してプラズマが形成され、このプラズマ中の陽イオンがターゲット表面に衝突してターゲット構成原子を叩きだし、この飛び出した原子が対向する基板表面に付着して膜が形成されるという原理を用いたものである。
　現在、スパッタリングの多くは、いわゆるマグネトロンスパッタリングと呼ばれている方法が使用されている。マグネトロンスパッタリング法は、ターゲットの裏側に磁石をセットしターゲット表面に電界と垂直方向に磁界を発生させてスパッタリングを行なう方法であり、このような直交電磁界空間内ではプラズマの安定化および高密度化が可能であり、スパッタ速度を大きくすることができるという特徴を有している。
　一般に、マグネトロンスパッタリングは磁界中に電子を捕らえて、効率よくスパッタガスを電離するが、マグネットの構造や種類、さらにはスパッタ条件、ターゲットの材質、ターゲットの形状、スパッタ装置の種類等によって、スパッタリング中の、ターゲットの侵食（エロージョン）のされ方が異なり、均一なエロージョンがなされない。これは、マグネトロンスパッタリング法に限らず、他のスパッタリング法においても同様である。
　ターゲットは最も深くエロージョンされたところが限界に達したところで寿命となり、新規なターゲットと交換される。一般に、ターゲットは平板状又は円筒形に形成されている。また、ターゲットが局所的に深くエロージョンされると、スパッタリングが均一に起こらず、膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）が悪化するという問題も発生するようになる。
　さらに、ターゲットは厚さが残っているのにも関わらず、寿命を迎える事がある。これは、ターゲットライフの途中で、成膜プロセスの中で定められた膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）や工程ロス率といった管理値が、ある設定許容値を超えるような場合である。こうした時は、同じターゲットを継続して使用すると、許容値を超えてしまうため、ターゲットに残り厚があっても、新規なターゲットと交換される。つまり、ターゲットの寿命は本来よりも短いものとなる。
　このようなことから、ターゲットのエロージョン面の構造、バッキングプレートの構造、そしてターゲットとバッキングプレートとの組立体の構造に、様々な工夫を凝らされている。例えば、下記特許文献１では直方体の多分割ターゲットで、エロージョンを受ける分割ターゲットに高低差がある場合に、高さが高いターゲットの面から高さが低い面に向けて斜面としたターゲットが提案されている。
　また、下記特許文献２では、相互に隣接する厚さの相違する分割ターゲット材の隣接部において、厚さの厚い方の分割ターゲット材の隣接部分に、厚さの薄い分割ターゲット材の厚さと略同一の厚さを有する水平部分を形成するとともに前記水平部分の幅が１ｍｍ以上であり、前記厚さの厚い方の分割ターゲット材に、前記厚さの厚い方の分割ターゲット材の水平部分から上部ターゲット面に連続する傾斜部分を形成して、前記厚さの厚い方の分割ターゲット材の傾斜部分と水平部分とのなす角度が、３０°以上４５°以下であるスパッタリングターゲットが提案されている。
　上記特許文献１及び特許文献２は、いずれも端部ターゲット材には、中央部にかけて傾斜が設けられている。しかし、このような傾斜があると、スパッタリングによって成膜を行った際に、膜のユニフォーミティに問題が生じる場合があった。具体的には、基板面内の膜厚分布が、傾斜を持たないターゲット材を用いて成膜した場合と比較して悪化する現象が見られた。
　その結果、この膜厚分布の悪化に伴って、膜の面積抵抗（シート抵抗）や透過率にも分布の悪化が生じ、ターゲット材をＩＴＯ（Indium Tin Oxide）として透明導電膜を形成し、ＬＣＤやＰＤＰ等の表示デバイスを作製した場合等は、表示特性に不均一性が生じて、大型表示デバイスには不適であった。
特許第３７６０６５２号公報 特許第４３１８４３９号公報
　本発明は、上記のような問題又は欠点に鑑みてなされたもので、スパッタリング法により薄膜を形成するときに使用されるスパッタリングターゲットであって、傾斜部分を有するターゲット材であっても、膜のユニフォーミティが悪化しない形状のターゲット材を提案するものであり、ターゲットの使用効率が高く、かつスパッタライフを通じて膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）が良好であるターゲットを提供することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明者はスパッタリング用ターゲットの形状とエロージョンを予想したターゲット形状とし、そのターゲットを用いてスパッタリングすることにより、スパッタライフを通じて膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）を良好にするとともに、パーティクルの発生が少なく、さらにはターゲットの寿命を長くすることができるとの知見を得た。なお、本明細書で使用する「高使用効率ターゲット」は、このように、エロージョンを想定した形状を持つターゲットを意味するものである。
　本発明は、上記知見に基づき、
１）中央のターゲット部位が平坦なスパッタ面を備え、両端のターゲット部位が傾斜したスパッタ面を備えている全体が矩形であるスパッタリングターゲットであって、前記両端のターゲット部位の最大厚みは中央のターゲット部位の厚みよりも大きく、該両端のターゲット部位のスパッタ面は最大厚み部からターゲット中央に向かって下方向に傾斜した角度αの傾斜面と該角度αの傾斜面に向かい合う角度βの傾斜面を備えていることを特徴とするスパッタリングターゲット、を提供する。
　また、本発明は、
２）前記角度αは、０．３～４５°であることを特徴とする上記１）記載のスパッタリングターゲット
３）前記角度βは、前記角度αの３０～８０％であることを特徴とする上記１）又は２）記載のスパッタリングターゲット
４）前記角度αの傾斜面と角度βの傾斜面は、直線で接合し、その接合位置のターゲット厚みは、中央のターゲット部位の厚みよりも薄いことを特徴とする上記１）～３）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット、を提供する。
　また、本発明は、
５）前記角度αの傾斜面と角度βの傾斜面との間に、平坦面Ｐを有することを特徴とする上記１）～３）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット
６）平坦面Ｐのターゲットの厚みは、前記中央のターゲット部位の厚みよりも薄いことを特徴とする上記５）記載のスパッタリングターゲット
７）平坦面Ｐの長さＬ３が、角度αの傾斜面の長さＬ１及び角度βの傾斜面の長さＬ２よりも短いことを特徴とする上記６）記載のスパッタリングターゲット、を提供する。
８）前記Ｌ１とＬ２とＬ３の合計長さは、矩形ターゲットの全長の２５％以下であることを特徴とする上記７）記載のスパッタリングターゲット、を提供する。
　また、本発明は、
９）ターゲットが分割ターゲットであることを特徴とする上記１）～８）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット
１０）両端のターゲット部位が、角度αの傾斜面と角度βの傾斜面を有する一体のターゲットであることを特徴とする上記１）～９）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット
１１）平坦部を持つ両端のターゲット部位、角度αの傾斜面を持つターゲット部位、角度βの傾斜面を持つターゲット部位、角度αの傾斜面と角度βの傾斜面との間に平坦面Ｐを有するターゲット部位、平坦なスパッタ面を備える中央のターゲット部位の、１又は複数個が分割ターゲットであることを特徴とする上記１）～１０）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット、
１２）スパッタリング後の基板面内全体の膜厚ユニフォーミティが±１０％未満の範囲内であることを特徴とする上記１）～１１）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット、を提供する。
　本発明のスパッタリング法により薄膜を形成するときに使用されるスパッタリングターゲットであって、傾斜部分を有するターゲット材であっても、膜のユニフォーミティが悪化しない形状のターゲット材を提案するものであり、ターゲットの使用効率が高く、かつスパッタライフを通じて膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）が良好であるという優れた効果を有する。
実施例（平坦面Ｐ無し）のターゲットの平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図である。 実施例（平坦面Ｐ有り）のターゲットの平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図である。 比較例のターゲットの平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図である。
　本発明のスパッタリングターゲットは、全体の形状は平面的にみて矩形（長方形）のターゲットである。このターゲットの中央のターゲット部位は、平坦なスパッタ面を有する。両端のターゲット部位はターゲットの製作と取扱の利便さから、最外部の一部を平坦とするが、それに続く部分は傾斜したスパッタ面とする。後述する図１、図２に示すように、平面的に見て、全体が矩形のスパッタリングターゲットである。
　図１に示すように、前記両端のターゲット部位の最大厚みは中央のターゲット部位の厚みよりも大きくし、該両端のターゲット部位のスパッタ面は最大厚み部からターゲット中央に向かって下方向に傾斜した角度αの傾斜面４と該角度αの傾斜面に向かい合う角度βの傾斜面５を形成する。このように角度αの傾斜面に対向する位置に角度βの傾斜面を形成するという発想は、極めて斬新なものであり、従来技術には存在せず、基本発明と言えるものである。
　本発明のターゲットは、通常マグネトロンスパッタリング用ターゲットとして使用される。マグネトロンスパッタリングでは、スパッタリング効率を上げるために、ターゲットの背面に配置したマグネットを配置するが、マグネットの配置あるいは磁力線の強度によってエロージョンを強く受ける部分と受けない部分が発生する。
　これはスパッタリング装置に依存するが、本発明のターゲットは、これに対応でき、安定したスパッタリングができ、膜のユニフォーミティをより均一にすることができる構造を持つ必要がある。
　一方、上記のようにエロージョンを強く受ける部分と受けない部分が発生するが、エロージョンを強く受けた箇所がターゲットの寿命を律することになる。
　しかし、このような場合であっても、ターゲットの全体の利用効率は常に高める必要が求められる。従来のスパッタリングターゲットではターゲットのエロージョンを強く受ける部位を厚くすることが提案されている。しかし、この場合は、ターゲットと基板間の距離が一定でないために、特にスパッタリング初期において、膜のユニフォーミティが安定しないという問題がある。
　このようなことから、本願発明においては、ターゲットはスパッタリングによりエロージョンを受ける部位が厚くなるようにすると共に、膜のユニフォーミティをより均一にするために上記のような傾斜面を作製する。
　しかし、ターゲットのエロージョン面に形成された傾斜角度αの傾斜面４からスパッタで叩き出された粒子は、ターゲット長手方向の中央部により多く集中するようになる。
　このため、その領域において基板上に形成される膜の膜厚は、他の領域と比較して厚くなり、逆に傾斜面４に対向する位置（後述するターゲットの傾斜面の直上の位置）の膜厚は薄くなる。これによって、膜厚が薄いところと厚いところができて膜厚が不均一となり、ユニフォーミティが悪化する。
　本願発明は、傾斜面４に向かい合うように、角度βの新たな傾斜面５を形成する。このため、角度βで形成された傾斜面５から叩き出された粒子は、傾斜面４に対向する位置に到達するので、比較例で膜厚が薄くなる部分を補うようになり、基板面内全体でユニフォーミティが良好な膜が得られる。
　前記角度αの傾斜面４と角度βの傾斜面５は、直線で接合することになるが、角度βの傾斜面５は、中央のターゲット部位の平坦な面のレベルが高低の出発点となるので、直線の接合位置におけるターゲット厚みは、中央のターゲット部位の厚みよりも薄くなる。
　角度αは０．３～４５°であるのが望ましい。角度αが４５°を超えると、角度βを形成しても、ユニフォーミティの均一性はそれほど向上しない。また、角度βは角度αの３０～８０％の範囲にあるのが望ましい。すなわち、α ×０．３ ＜ β ＜α × ０．８とするのが良い。角度βがαの３０％未満であると、膜厚が薄くなる部分を充分に補うことが難しくなる、８０％を超えると、傾斜面４と傾斜面５の中間部分での膜厚が薄くなる傾向がある。
　前記スパッタリングターゲットの傾斜角度αの傾斜面４と傾斜角度βとの傾斜面５の間に、図２に示すように、平坦面Ｐを設けることもできる。前記の通り角度βの傾斜面５は、中央のターゲット部位の平坦な面のレベルが高低の出発点となるので、これに接続する平坦面Ｐの厚みは、前記中央のターゲット部位の厚みよりも薄くなる。
　平坦面Ｐの長さＬ３は、角度αの傾斜面Ｌ１の長さ及び角度βの傾斜面Ｌ２の長さよりも短くするのが、本願発明のスパッタリングターゲットにおいて、ユニフォーミティの均一性を保持するための好適な条件である。また、前記Ｌ１とＬ２とＬ３の合計長さは、矩形ターゲットの全長の２５％以下であるのが良い。しかし、この条件は好適な条件であり、これ以外の条件を選択することも可能である。
　スパッタリングターゲットは、全てを一体型のターゲットとすることができるが、分割ターゲットとすることもできる。分割ターゲットとする場合、いくつかの形態が可能であるが、両端のターゲット部位のみを、角度αの傾斜面と角度βの傾斜面を持つ一体のターゲット（分割されていないターゲット）に作製し、他を適宜、分割したターゲットとすることができる。この形態が代表的なスパッタリングターゲットの例である。
　また、平坦部を持つ両端のターゲット部位、角度αの傾斜面４を持つターゲット部位、角度βの傾斜面５を持つターゲット部位、角度αの傾斜面４と角度βの傾斜面５との間に平坦面Ｐを有するターゲット部位、平坦なスパッタ面を備える中央のターゲット部位の、１又は複数個を分割ターゲットとすることもできる。
　本発明のスパッタリングターゲットの材料として、インジウム、錫、アルミニウム、銅、タンタル、チタン、ニッケル、コバルト、ルテニウム、タングステン、ロジウム、若しくはこれらの合金又は酸化物等に適用することができる。特に、ＩＴＯ（インジウムと錫の酸化物）等の表示材用ターゲットの製作に好適である。
　本発明のエロージョンプロファイルターゲットの製造に際しては、予め平板状のターゲットをスパッタリングし、その時のエロージョン形状及び深さを調べ、それに基づいて、ターゲットの厚さ調節することができる。
　これによって、ターゲットの材料の種類により変化するというエロージョンの相違があっても、固有のターゲットエロージョンに応じて高使用効率ターゲットを容易に製造することができる。
　本発明のターゲットは、製作が容易であると共に、該ターゲットの寿命を長くすることができる利点がある。また、スパッタ初期及びスパッタライフを通じて膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）を良好にすることができ、またパーティクルの発生が少ないという優れた効果を有する。さらに、ターゲットの材料の種類により変化するというエロージョンの相違があっても、固有のターゲットエロージョンに応じて高使用効率ターゲットを容易に製造することができる大きな効果を有する。
　次に、本発明の実施例と比較例を以って本発明の特徴を説明する。なお、以下の例は発明を容易に理解できるようにするためのものであり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に基づく他の例又は変形は、当然本発明に含まれるものである。
　図１に示すバッキングプレート上にターゲット設置した。この場合、バッキングプレートには銅製のバッキングプレートを使用したが、他の材料から製作しても良い。
　ターゲットにはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を用いた。図１には、ターゲットバッキングプレート組立体の平面図（一部）、Ｃ－Ｃ断面図、Ａ－Ａ断面図、Ｂ－Ｂ断面図を示す。この図１に示すように、実施例１のターゲットバッキングプレート組立体のバッキングプレートは、平面的にみて矩形（長方形）である。
　この場合、分割ターゲットを使用している。
（実施例と比較例）
　１５００×１８５０ｍｍサイズの基板に対向して、２００×２３００ｍｍサイズのＩＴＯターゲットを８本配列させ、膜厚４０ｎｍを目標として成膜を行った。
　本実施例では、基板はターゲットに静止対向して成膜する例を示したが、本発明のターゲットは、基板がターゲット上を通過して成膜される方式においても有効である。
　成膜後、基板上の膜の付いていない部分と付いている部分の段差を触針式段差計で測定し、基板面内９点の段差の分布から、膜厚ユニフォーミティを評価した。この結果を、表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（比較例１）
　比較例１は、傾斜面４の角度αが０．７６°であり、角度βの傾斜面５を有しないものであるが、基板面内全体の膜厚ユニフォーミティが±１２％となり、不良となった。
（比較例２）
　比較例２は、傾斜面４の角度αが２．２９°であり、角度βの傾斜面５を有しないものであるが、基板面内全体の膜厚ユニフォーミティが±１５％となり、不良となった。
（比較例３）
　比較例３は、傾斜面４の角度αが０．７６°であり、角度βが０．１９°（０．２５α）の傾斜面５を持つものである。この角度βと角度αの比は、本願発明の好ましい条件である下限値から逸脱している。この結果、基板面内全体の膜厚ユニフォーミティが±１１％となり、不良となった。
（比較例４）
　比較例４は、傾斜面４の角度αが０．７６°であり、角度βが０．７２°（０．９４α）の傾斜面５を持つものである。この角度βと角度αの比は、本願発明の好ましい条件である上限値から逸脱している。この結果、基板面内全体の膜厚ユニフォーミティが±１０％となり、不良となった。
（比較例５）
　比較例５は、傾斜面４の角度αが２．２９°であり、角度βが０．５７°（０．２５α）の傾斜面５を持つものである。この角度βと角度αの比は、本願発明の好ましい条件である下限値から逸脱している。この結果、基板面内全体の膜厚ユニフォーミティが±１３％となり、不良となった。
（比較例６）
　比較例６は、傾斜面４の角度αが２．２９°であり、角度βが１．９１°（０．８３α）の傾斜面５を持つものである。この角度βと角度αの比は、本願発明の好ましい条件である上限値から逸脱している。この結果、基板面内全体の膜厚ユニフォーミティが±１４％となり、不良となった。
　（実施例１）
　以上の比較例に対して、実施例１では、傾斜面４の角度αが０．７６°であり、角度βが０．２９°（０．３８α）の傾斜面５を持つものである。この角度βと角度αの比は、本願発明の好ましい条件の範囲にある。この結果、基板面内全体の膜厚ユニフォーミティが±６％となり、良好な結果となった。
　（実施例２）
　実施例２では、傾斜面４の角度αが０．７６°であり、角度βが０．５７°（０．７５α）の傾斜面５を持つものである。この角度βと角度αの比は、本願発明の好ましい条件の範囲にある。この結果、基板面内全体の膜厚ユニフォーミティが±４％となり、良好な結果となった。
　（実施例３）
　実施例３では、傾斜面４の角度αが２．２９°であり、角度βが０．７２°（０．３１α）の傾斜面５を持つものである。この角度βと角度αの比は、本願発明の好ましい条件の範囲にある。この結果、基板面内全体の膜厚ユニフォーミティが±７％となり、良好な結果となった。
　（実施例４）
　実施例４では、傾斜面４の角度αが２．２９°であり、角度βが１．４３°（０．６３α）の傾斜面５を持つものである。この角度βと角度αの比は、本願発明の好ましい条件の範囲にある。この結果、基板面内全体の膜厚ユニフォーミティが±６％となり、良好な結果となった。
　上記の通り、比較例では、いずれの条件でも、基板面内全体の膜厚ユニフォーミティが±１０％以上であった。
　これに対し、実施例では、いずれの条件でも、基板面内全体の膜厚ユニフォーミティが±１０％未満であり、良好な結果となった。
　上記の通り、図３に示す、従来技術であるスパッタリングターゲットでは、高い使用効率を得るため、エロージョン深さによって異なる板厚のターゲットを組み合わせて製作され、その際、スパッタリング面の一部に傾斜面が形成されるため、膜のユニフォーミティに問題が生じる場合があった。
　しかし、本発明のターゲットでは、上記の通り、高使用効率という特性を損なう事なく、ユニフォーミティが良好な膜が得ることが可能となった。
　現在、ＴＦＴ-ＬＣＤでは基板サイズが３ｍ×３ｍに近い第１０世代ラインが量産稼動している。このような超大型の基板に対して、わずか４０ｎｍ程度の薄膜を均一に形成するのは非常に難しいが、本願発明のターゲットを使用する事により、その問題の解決を図ることができる。本願発明は、特にターゲットの全長が２ｍを超える第６世代ライン以上で、有効である。
　本発明のターゲットバッキングプレート組立体は、該ターゲットの寿命を長くすることができるとともに、スパッタライフを通じて膜のユニフォーミティ（膜厚の均一性）を良好にすることができ、またターゲットの材料の種類により変化するというエロージョンの相違があっても、固有のターゲットエロージョンに応じたターゲットを容易に製造することができる効果を有するので、多様な材料に使用できるターゲットバッキングプレート組立体として有用である。
　　１：　ターゲット
　　２：　ターゲットの平坦部
　　３：　分割ターゲットの分割部
　　４：　ターゲットのエロージョン面に形成された角度αをもつ傾斜面
　　５：　ターゲットのエロージョン面に形成された角度βをもつ傾斜面
　　６：　平板状バッキングプレート

Claims (12)

  1. 　中央のターゲット部位が平坦なスパッタ面を備え、両端のターゲット部位が傾斜したスパッタ面を備えている全体が矩形であるスパッタリングターゲットであって、前記両端のターゲット部位の最大厚みは中央のターゲット部位の厚みよりも大きく、該両端のターゲット部位のスパッタ面は最大厚み部からターゲット中央に向かって下方向に傾斜した角度αの傾斜面と該角度αの傾斜面に向かい合う角度βの傾斜面を備えていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
  2. 　前記角度αは、０．３～４５°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ターゲット。
  3. 　前記角度βは、前記角度αの３０～８０％であることを特徴とする請求項１又は２記載のスパッタリングターゲット。
  4. 　前記角度αの傾斜面と角度βの傾斜面は、直線で接合し、その接合位置のターゲット厚みは、中央のターゲット部位の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
  5. 　前記角度αの傾斜面と角度βの傾斜面との間に、平坦面Ｐを有することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
  6. 　平坦面Ｐのターゲットの厚みは、前記中央のターゲット部位の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項５記載のスパッタリングターゲット。
  7. 　平坦面Ｐの長さＬ３が、角度αの傾斜面の長さＬ１及び角度βの傾斜面の長さＬ２よりも短いことを特徴とする請求項６記載のスパッタリングターゲット。
  8. 　前記Ｌ１とＬ２とＬ３の合計長さは、矩形ターゲットの全長の２５％以下であることを特徴とする請求項７記載のスパッタリングターゲット。
  9. 　ターゲットが分割ターゲットであることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
  10. 　両端のターゲット部位が、角度αの傾斜面と角度βの傾斜面を有する一体のターゲットであることを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
  11. 　平坦部を持つ両端のターゲット部位、角度αの傾斜面を持つターゲット部位、角度βの傾斜面を持つターゲット部位、角度αの傾斜面と角度βの傾斜面との間に平坦面Ｐを有するターゲット部位、平坦なスパッタ面を備える中央のターゲット部位の、１又は複数個が分割ターゲットであることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
  12. 　スパッタリング後の基板面内全体の膜厚ユニフォーミティが±１０％未満の範囲内であることを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
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