JP4801279B2 - スパッタリングターゲット材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い反射率を維持しながら耐食性、特に耐ハロゲン性、耐酸化性、耐硫化性を向上させた薄膜形成用スパッタリングターゲット材、およびこのスパッタリングターゲット材を用いて形成された薄膜に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光学記録媒体に使用されている反射膜や、反射型ＳＴＮ（Super Twist Nemａtic）液晶表示装置、有機ＥＬ（Electro luminescence）表示装置等の表示装置に使用されている光反射性導電膜には、一般に、ＡｌやＡｌ合金が使用されている。
【０００３】
上記の光学記録媒体や液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置などの用途に使用される光反射性薄膜は、一般に、所望とする性質をもつスパッタリングターゲット材を作製し、そのスパッタリングターゲット材を使用してＲＦ（高周波）スパッタリング法やＤＣ（直流）スパッタリング法により成膜することにより製造されている。
【０００４】
上記の方法で製造されるＡｌやＡｌ合金からなる薄膜は、ある程度の反射率を有しかつ電気抵抗が低く、しかも、表層に不動態皮膜を形成するため、空気中においても安定した耐食性を有するが、ＡｌやＡｌ合金からなる薄膜の反射率は、例えば波長が７００nmの光の場合８０％程度であり、高反射率が要求される用途に対しては充分に満足できるものではない。
【０００５】
そのため、高い反射率を有する薄膜が要求される、例えばＣＤ−ＲやＤＶＤに代表される光ディスク媒体には、スパッタリングターゲット材としてＡｌまたはＡｌ合金に代わりに、ＡｕやＡｇを使用して薄膜を形成することが提案されており、また、反射型ＳＴＮ液晶表示装置についても、薄膜材料として反射率の高いＡｇを使用することが提案されている。
【０００６】
しかしながら、Ａｕは高価であり、また、Ａｇは、Ａｌと比較して、耐食性、特に耐ハロゲン（Ｃｌ等）性、耐酸化性、耐硫化性に問題がある。例えば、Ａｇは、Ｃｌのようなハロゲン元素と反応すると、変色し反射率が低下し、また、硫黄や酸素と反応すると、Ａｇの硫化物や酸化物を生成して黒色化し反射率が低下する。
【０００７】
そのため、例えば、特開平７−３３６３号公報には、Ａｇに少量のＭｇを添加して合金化することにより、また、特開２０００−１０９９４３公報には、Ａｇに少量のＰｄを添加して合金化することにより、Ａｇの耐食性（耐ハロゲン性、耐酸化性、耐硫化性）を向上させることが提案されている。
【０００８】
しかしながら、これらのＡｇ合金化によっても、Ａｇの充分な耐食性が得られず、あるいは耐食性、特に耐ハロゲン（Ｃｌ等）性はある程度向上するものの、耐硫化性についてはＡｇとあまり変わらず充分な耐食性が得られない等の問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、高い反射率を維持しながら、耐食性、特に、耐ハロゲン性、耐酸化性、耐硫化性が改善されたＡｇ合金からなる薄膜形成用のスパッタリングターゲット材を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、今回、Ａｇに、特定少量のＧｅ、Ｇａ、Ｓｂの少なくとも１種と、特定少量のＡｕ、Ｐｄ、Ｐｄの少なくとも１種を添加して合金化すると、これら両金属成分が相乗的に作用して、Ａｇがもつ高い反射率を維持しつつ、耐食性、特に、耐ハロゲン性、耐酸化性、耐硫化性が格段に向上したＡｇ合金が得られること、さらにＣｕを少量添加して合金化すると、耐食性、特に耐ハロゲン性、耐硫化性がより一層向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
かくして、本発明は、Ａｇに、Ｇｅ、ＧａおよびＳｂから選ばれる少なくとも１種の金属成分（Ａ）０.１〜４.９mass％とＡｕ、ＰｄおよびＰｔから選ばれる少なくとも１種の金属成分（Ｂ）０.１〜４.９mass％を添加してなり、金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）の合計添加量が０.２〜５mass％であるＡｇ合金より構成されていることを特徴とする高反射率を有する高耐食性薄膜形成用スパッタリングターゲット材を提供するものである。
【００１２】
本発明は、また、Ａｇに、Ｇｅ、ＧａおよびＳｂから選ばれる少なくとも１種の金属成分（Ａ）０.０５〜４.８５mass％とＡｕ、Ｐｄ及びＰｔから選ばれる少なくとも１種の金属成分（Ｂ）０.１〜４.９mass％とＣｕ ０.０５〜４.８５mass％を添加してなり、金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）とＣｕの合計添加量が０.２〜５mass％であるＡｇ合金より構成されていることを特徴とする高反射率を有する高耐食性薄膜形成用スパッタリングターゲット材を提供するものである。
【００１３】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のスパッタリングターゲット材は、Ａｇをベースとし、これにＧｅ、ＧａおよびＳｂから選ばれる金属成分（Ａ）と、Ａｕ、ＰｄおよびＰｔから選ばれる金属成分（Ｂ）、さらに場合によりＣｕを添加し合金化してなるＡｇ合金からなるものである。
【００１５】
上記金属成分（Ａ）としては、Ｇｅ、ＧａおよびＳｂをそれぞれ単独で使用することができ、又は２種もしくは３種を併用してもよい。これら金属成分（Ａ）の添加量は、Ｃｕを添加しない場合には、合計で０.１〜４.９mass％、好ましくは０.３〜３mass％の範囲内、そしてＣｕを添加する場合には、合計で０.１〜４.８５mass％、好ましくは０.３〜３mass％の範囲内とすることができるが、特に、Ｇｅは０.１〜２mass％、Ｇａは０.１〜１.５mass％、そしてＳｂは０.１〜１.５mass％の範囲内で使用するのが好適である。
【００１６】
また、上記金属成分（Ｂ）は、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔのそれぞれを単独で使用することができ、又は２種もしくは３種を併用してもよい。これら金属成分（Ｂ）の添加量は、Ｃｕを添加するしないにかかわらず、合計で０.１〜４.９mass％、好ましくは０.５〜３mass％の範囲内とすることができる。
【００１７】
Ａｇ合金中の金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）の相対的比率は、特に制限されるものではなく、各金属成分の上記添加量範囲内で任意に変えることができるが、一般には、金属成分（Ａ）／金属成分（Ｂ）のmass比で１／２〜２／１、特に４／５〜５／４の範囲内が適当である。
【００１８】
さらに、Ａｇ合金中の金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）の合計添加量は、Ｃｕを添加しない場合には、０.２〜５mass％、好ましくは１〜３mass％の範囲内とすることができる。
【００１９】
他方、必要に応じて添加されるＣｕは、金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）の合計に対して０.０５〜４.８５mass％、好ましくは０.５〜３mass％の範囲内で使用することができる。その際のＡｇ合金中の上記金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）とＣｕの合計添加量は０.２〜５mass％、好ましくは０.５〜３mass％の範囲内とすることができ、また、Ａｇ合金中の金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）とＣｕの相対的比率は、特に制限されるものではなく、各金属成分の上記添加量範囲内で任意に変えることができるが、一般には、金属成分（Ａ）及び金属成分（Ｂ）は、金属成分（Ａ）／金属成分（Ｂ）のmass比で、１／２〜２／１、特に４／５〜５／４の範囲内が適当であり、Ｃｕは、Ｃｕ／金属成分（Ａ）＋（Ｂ）のmass比で、１／５〜３／２、特に１／２〜１／１の範囲内が適当である。
【００２０】
Ａｇ合金は、例えば、Ａｇに、上記の金属成分（Ａ）及び金属成分（Ｂ）ならびに場合によりさらにＣｕを上記の量で添加し、ガス炉、高周波溶解炉などの適当な金属溶解炉内で約１０００〜約１０５０℃の温度で溶融することにより製造することができる。溶解時の雰囲気は空気中で十分であるが、必要に応じ、不活性ガス雰囲気又は真空を使用してもよい。
【００２１】
原料として使用されるＡｇ、金属成分（Ａ）（Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｂ）及び金属成分（Ｂ）（Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ）ならびにＣｕは、粒状、板状、塊状等の形態で市販されているものを使用することができるが、通常、純度が９９.９％以上、特に９９.９５％以上のものが好適である。
【００２２】
かくして、Ａｇ中に、金属成分（Ａ）及び金属成分（Ｂ）をそれぞれ前記の割合で含有するＡｇ合金が得られる。このＡｇ合金から構成されるスパッタリングターゲット材は、Ａｇが本来もつ高い反射率を維持しており、しかも、耐ハロゲン（特にＣｌ）性、耐酸化性、耐硫化性などの耐食性が、従来のＡｇ−Ｍｇ合金やＡｇ−Ｐｄ合金に比べて、はるかに向上している。
【００２３】
したがって、本発明の上記Ａｇ合金から構成されるスパッタリングターゲット材は、高反射率が要求されるＣＤ−ＲやＤＶＤに代表される光ディスク媒体の反射膜用として、また、反射型ＳＴＮ液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの光反射性薄膜用として有利に使用することができる。
【００２４】
本発明のＡｇ合金から構成されるスパッタリングターゲット材からの反射膜の形成は、それ自体既知のスパッタリング法、例えば、高周波（ＲＦ）スパッタリング法、直流（ＤＣ）スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法等により行なうことができる。
【００２５】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
【００２６】
【実施例】
実施例１〜５及び比較例１〜７
Ａｇに、下記表１に示す量の金属成分（Ａ）（Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｂ）、金属成分（Ｂ）（Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ）及び場合によりＣｕを加え、ガス炉内で約１０５０℃の温度に加熱して溶融した後、鋳型で鋳造し、加工してスパッタリングターゲット材を作製した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
このスパッタリングターゲット材を用い、ＲＦスパッタリング法により、ガラス基板上に厚さが約２００ｎｍの薄膜を形成させた。
【００２９】
得られた薄膜が付着したガラス基板を大気中に暴露して耐酸化性を試験した。また、薄膜が付着した別のガラス基板をそれぞれ１０％食塩（ＮａＣｌ）水溶液中及び０.０１％硫化ナトリウム（Ｎａ2Ｓ）水溶液中に浸漬して耐ハロゲン（塩素）性及び耐硫化性を試験した。各試験において、所定時間後の薄膜の状態を目視で評価した。結果を下記表２に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】
また、得られた作製直後の薄膜の５００〜７００ｎｍの波長域における光の反射率（垂直入射光）を測定したところ、実施例１〜５の薄膜の反射率はいずれも９０％以上であった。一方、比較例２の薄膜の反射率は８０〜９０％であり、反射率が低かった。
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い反射率を維持しながら耐食性、特に耐ハロゲン性、耐酸化性、耐硫化性を向上させた薄膜形成用スパッタリングターゲット材、およびこのスパッタリングターゲット材を用いて形成された薄膜に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光学記録媒体に使用されている反射膜や、反射型ＳＴＮ（Super Twist Nemａtic）液晶表示装置、有機ＥＬ（Electro luminescence）表示装置等の表示装置に使用されている光反射性導電膜には、一般に、ＡｌやＡｌ合金が使用されている。
【０００３】
上記の光学記録媒体や液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置などの用途に使用される光反射性薄膜は、一般に、所望とする性質をもつスパッタリングターゲット材を作製し、そのスパッタリングターゲット材を使用してＲＦ（高周波）スパッタリング法やＤＣ（直流）スパッタリング法により成膜することにより製造されている。
【０００４】
上記の方法で製造されるＡｌやＡｌ合金からなる薄膜は、ある程度の反射率を有しかつ電気抵抗が低く、しかも、表層に不動態皮膜を形成するため、空気中においても安定した耐食性を有するが、ＡｌやＡｌ合金からなる薄膜の反射率は、例えば波長が７００nmの光の場合８０％程度であり、高反射率が要求される用途に対しては充分に満足できるものではない。
【０００５】
そのため、高い反射率を有する薄膜が要求される、例えばＣＤ−ＲやＤＶＤに代表される光ディスク媒体には、スパッタリングターゲット材としてＡｌまたはＡｌ合金に代わりに、ＡｕやＡｇを使用して薄膜を形成することが提案されており、また、反射型ＳＴＮ液晶表示装置についても、薄膜材料として反射率の高いＡｇを使用することが提案されている。
【０００６】
しかしながら、Ａｕは高価であり、また、Ａｇは、Ａｌと比較して、耐食性、特に耐ハロゲン（Ｃｌ等）性、耐酸化性、耐硫化性に問題がある。例えば、Ａｇは、Ｃｌのようなハロゲン元素と反応すると、変色し反射率が低下し、また、硫黄や酸素と反応すると、Ａｇの硫化物や酸化物を生成して黒色化し反射率が低下する。
【０００７】
そのため、例えば、特開平７−３３６３号公報には、Ａｇに少量のＭｇを添加して合金化することにより、また、特開２０００−１０９９４３公報には、Ａｇに少量のＰｄを添加して合金化することにより、Ａｇの耐食性（耐ハロゲン性、耐酸化性、耐硫化性）を向上させることが提案されている。
【０００８】
しかしながら、これらのＡｇ合金化によっても、Ａｇの充分な耐食性が得られず、あるいは耐食性、特に耐ハロゲン（Ｃｌ等）性はある程度向上するものの、耐硫化性についてはＡｇとあまり変わらず充分な耐食性が得られない等の問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、高い反射率を維持しながら、耐食性、特に、耐ハロゲン性、耐酸化性、耐硫化性が改善されたＡｇ合金からなる薄膜形成用のスパッタリングターゲット材を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、今回、Ａｇに、特定少量のＧｅ、Ｇａ、Ｓｂの少なくとも１種と、特定少量のＡｕ、Ｐｄ、Ｐｄの少なくとも１種を添加して合金化すると、これら両金属成分が相乗的に作用して、Ａｇがもつ高い反射率を維持しつつ、耐食性、特に、耐ハロゲン性、耐酸化性、耐硫化性が格段に向上したＡｇ合金が得られること、さらにＣｕを少量添加して合金化すると、耐食性、特に耐ハロゲン性、耐硫化性がより一層向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
かくして、本発明は、Ａｇに、Ｇｅ、ＧａおよびＳｂから選ばれる少なくとも１種の金属成分（Ａ）０.１〜４.９mass％とＡｕ、ＰｄおよびＰｔから選ばれる少なくとも１種の金属成分（Ｂ）０.１〜４.９mass％を添加してなり、金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）の合計添加量が０.２〜５mass％であるＡｇ合金より構成されていることを特徴とする高反射率を有する高耐食性薄膜形成用スパッタリングターゲット材を提供するものである。
【００１２】
本発明は、また、Ａｇに、Ｇｅ、ＧａおよびＳｂから選ばれる少なくとも１種の金属成分（Ａ）０.０５〜４.８５mass％とＡｕ、Ｐｄ及びＰｔから選ばれる少なくとも１種の金属成分（Ｂ）０.１〜４.９mass％とＣｕ ０.０５〜４.８５mass％を添加してなり、金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）とＣｕの合計添加量が０.２〜５mass％であるＡｇ合金より構成されていることを特徴とする高反射率を有する高耐食性薄膜形成用スパッタリングターゲット材を提供するものである。
【００１３】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のスパッタリングターゲット材は、Ａｇをベースとし、これにＧｅ、ＧａおよびＳｂから選ばれる金属成分（Ａ）と、Ａｕ、ＰｄおよびＰｔから選ばれる金属成分（Ｂ）、さらに場合によりＣｕを添加し合金化してなるＡｇ合金からなるものである。
【００１５】
上記金属成分（Ａ）としては、Ｇｅ、ＧａおよびＳｂをそれぞれ単独で使用することができ、又は２種もしくは３種を併用してもよい。これら金属成分（Ａ）の添加量は、Ｃｕを添加しない場合には、合計で０.１〜４.９mass％、好ましくは０.３〜３mass％の範囲内、そしてＣｕを添加する場合には、合計で０.１〜４.８５mass％、好ましくは０.３〜３mass％の範囲内とすることができるが、特に、Ｇｅは０.１〜２mass％、Ｇａは０.１〜１.５mass％、そしてＳｂは０.１〜１.５mass％の範囲内で使用するのが好適である。
【００１６】
また、上記金属成分（Ｂ）は、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔのそれぞれを単独で使用することができ、又は２種もしくは３種を併用してもよい。これら金属成分（Ｂ）の添加量は、Ｃｕを添加するしないにかかわらず、合計で０.１〜４.９mass％、好ましくは０.５〜３mass％の範囲内とすることができる。
【００１７】
Ａｇ合金中の金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）の相対的比率は、特に制限されるものではなく、各金属成分の上記添加量範囲内で任意に変えることができるが、一般には、金属成分（Ａ）／金属成分（Ｂ）のmass比で１／２〜２／１、特に４／５〜５／４の範囲内が適当である。
【００１８】
さらに、Ａｇ合金中の金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）の合計添加量は、Ｃｕを添加しない場合には、０.２〜５mass％、好ましくは１〜３mass％の範囲内とすることができる。
【００１９】
他方、必要に応じて添加されるＣｕは、金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）の合計に対して０.０５〜４.８５mass％、好ましくは０.５〜３mass％の範囲内で使用することができる。その際のＡｇ合金中の上記金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）とＣｕの合計添加量は０.２〜５mass％、好ましくは０.５〜３mass％の範囲内とすることができ、また、Ａｇ合金中の金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）とＣｕの相対的比率は、特に制限されるものではなく、各金属成分の上記添加量範囲内で任意に変えることができるが、一般には、金属成分（Ａ）及び金属成分（Ｂ）は、金属成分（Ａ）／金属成分（Ｂ）のmass比で、１／２〜２／１、特に４／５〜５／４の範囲内が適当であり、Ｃｕは、Ｃｕ／金属成分（Ａ）＋（Ｂ）のmass比で、１／５〜３／２、特に１／２〜１／１の範囲内が適当である。
【００２０】
Ａｇ合金は、例えば、Ａｇに、上記の金属成分（Ａ）及び金属成分（Ｂ）ならびに場合によりさらにＣｕを上記の量で添加し、ガス炉、高周波溶解炉などの適当な金属溶解炉内で約１０００〜約１０５０℃の温度で溶融することにより製造することができる。溶解時の雰囲気は空気中で十分であるが、必要に応じ、不活性ガス雰囲気又は真空を使用してもよい。
【００２１】
原料として使用されるＡｇ、金属成分（Ａ）（Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｂ）及び金属成分（Ｂ）（Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ）ならびにＣｕは、粒状、板状、塊状等の形態で市販されているものを使用することができるが、通常、純度が９９.９％以上、特に９９.９５％以上のものが好適である。
【００２２】
かくして、Ａｇ中に、金属成分（Ａ）及び金属成分（Ｂ）をそれぞれ前記の割合で含有するＡｇ合金が得られる。このＡｇ合金から構成されるスパッタリングターゲット材は、Ａｇが本来もつ高い反射率を維持しており、しかも、耐ハロゲン（特にＣｌ）性、耐酸化性、耐硫化性などの耐食性が、従来のＡｇ−Ｍｇ合金やＡｇ−Ｐｄ合金に比べて、はるかに向上している。
【００２３】
したがって、本発明の上記Ａｇ合金から構成されるスパッタリングターゲット材は、高反射率が要求されるＣＤ−ＲやＤＶＤに代表される光ディスク媒体の反射膜用として、また、反射型ＳＴＮ液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの光反射性薄膜用として有利に使用することができる。
【００２４】
本発明のＡｇ合金から構成されるスパッタリングターゲット材からの反射膜の形成は、それ自体既知のスパッタリング法、例えば、高周波（ＲＦ）スパッタリング法、直流（ＤＣ）スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法等により行なうことができる。
【００２５】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
【００２６】
【実施例】
実施例１〜５及び比較例１〜７
Ａｇに、下記表１に示す量の金属成分（Ａ）（Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｂ）、金属成分（Ｂ）（Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ）及び場合によりＣｕを加え、ガス炉内で約１０５０℃の温度に加熱して溶融した後、鋳型で鋳造し、加工してスパッタリングターゲット材を作製した。
【００２７】
【表１】
このスパッタリングターゲット材を用い、ＲＦスパッタリング法により、ガラス基板上に厚さが約２００ｎｍの薄膜を形成させた。
【００２９】
得られた薄膜が付着したガラス基板を大気中に暴露して耐酸化性を試験した。また、薄膜が付着した別のガラス基板をそれぞれ１０％食塩（ＮａＣｌ）水溶液中及び０.０１％硫化ナトリウム（Ｎａ2Ｓ）水溶液中に浸漬して耐ハロゲン（塩素）性及び耐硫化性を試験した。各試験において、所定時間後の薄膜の状態を目視で評価した。結果を下記表２に示す。
【００３０】
【表２】
また、得られた作製直後の薄膜の５００〜７００ｎｍの波長域における光の反射率（垂直入射光）を測定したところ、実施例１〜５の薄膜の反射率はいずれも９０％以上であった。一方、比較例２の薄膜の反射率は８０〜９０％であり、反射率が低かった。
Claims (2)
- Ａｇに、Ｇｅ、ＧａおよびＳｂから選ばれる少なくとも１種の金属成分（Ａ）０.１〜４.９mass％とＡｕ、ＰｄおよびＰｔから選ばれる少なくとも１種の金属成分（Ｂ）０.１〜４.９mass％を添加してなり、金属成分（Ａ）と金属成分（Ｂ）の合計添加量が０.２〜５mass％であるＡｇ合金より構成されていることを特徴とする高反射率を有する高耐食性薄膜形成用スパッタリングターゲット材。
- 請求項１に記載のスパッタリングターゲット材を用いて形成された高反射率を有する高耐食性薄膜。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001138674A JP4801279B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | スパッタリングターゲット材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001138674A JP4801279B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | スパッタリングターゲット材 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=18985571
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| JP2001138674A Expired - Fee Related JP4801279B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | スパッタリングターゲット材 |
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