JP5540948B2 - Sputtering target - Google Patents
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Description
本発明は、磁気記録媒体の記録層等の製造に用いられるスパッタリングターゲットに関する。 The present invention relates to a sputtering target used for manufacturing a recording layer or the like of a magnetic recording medium.
磁気記録媒体の記録層等を製造するためのスパッタリング法として、近年、ターゲットに磁界を印加するマグネトロンスパッタリング法が主流となってきている。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配置した状態で電圧を印加し、ターゲットの表面に漏洩する磁束領域にプラズマを収束させることにより、集中的にスパッタして高速での成膜を可能にする方法である(特許文献1参照)。 As a sputtering method for producing a recording layer or the like of a magnetic recording medium, in recent years, a magnetron sputtering method in which a magnetic field is applied to a target has become mainstream. The magnetron sputtering method enables high-speed film formation by sputtering in a concentrated manner by applying a voltage with a magnet placed on the back side of the target and converging the plasma in a magnetic flux region that leaks to the surface of the target. (See Patent Document 1).
マグネトロンスパッタリング装置におけるスパッタ条件は、装置の大型化および高性能化に伴って厳しくなっている。このため、短時間の操業でも粗大なパーティクルが多数発生するようになり、パーティクルによるターゲットの短寿命化が問題となっている。 Sputtering conditions in a magnetron sputtering apparatus have become stricter as the apparatus becomes larger and has higher performance. For this reason, a large number of coarse particles are generated even in a short operation, and there is a problem of shortening the life of the target due to the particles.
これに対して、ターゲットのスパッタ面の非エロージョン領域(スパッタされない部分)に堆積したスパッタ生成物が剥離してパーティクルとなることを防ぐために、エロージョン領域(スパッタされる部分)に比較して非エロージョン領域の表面粗さを大きくすることによりスパッタ生成物を非エロージョン領域に密着させて剥がれないようにすることが提案されている(特許文献2参照)。 On the other hand, in order to prevent the sputtered product deposited on the non-erosion region (non-sputtered portion) of the sputtering surface of the target from peeling and becoming particles, the non-erosion is compared with the erosion region (sputtered portion). It has been proposed to increase the surface roughness of the region so that the sputtered product adheres to the non-erosion region and does not peel off (see Patent Document 2).
ターゲットのスパッタ面においては、エロージョン領域が環状に形成され、その周囲を非エロージョン領域が囲む構成となる。このため、非エロージョン領域を粗面化してスパッタ生成物を密着させたとしても、エロージョン領域近傍においては、非エロージョン領域に付着したスパッタ生成物が再スパッタされてパーティクルが発生し、スパッタ膜を汚染する原因となるおそれがある。 On the sputtering surface of the target, the erosion region is formed in a ring shape, and the non-erosion region surrounds the periphery. For this reason, even if the non-erosion region is roughened and the sputter product is adhered, the sputter product adhering to the non-erosion region is re-sputtered near the erosion region to generate particles and contaminate the sputtered film. This may cause
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、マグネトロンスパッタリング装置において、スパッタリングターゲットのパーティクルの発生を抑えることを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at suppressing generation | occurrence | production of the particle | grains of a sputtering target in a magnetron sputtering apparatus.
本発明は、ZnOにAl2O3を0.1〜3.0wt%またはGa2O3を0.5〜6.0wt%添加してなり、マグネトロンスパッタに用いられるAZO系またはGZO系の酸化物ターゲットであって、表面(スパッタ面)が、表面粗さがRa1.0μm以下であってスパッタされるエロージョン領域と、スパッタされない非エロージョン領域とに設定され、この非エロージョン領域が、前記エロージョン領域から離間するとともにその表面粗さがRa3.0μm〜6.0μmである第1非エロージョン領域と、この第1非エロージョン領域と前記エロージョン領域との間の領域であってその表面粗さがRa1.0μm以下であり、前記エロージョン領域の周囲に5〜15mmの幅で設けられている第2非エロージョン領域とに設定されている。 The present invention, ZnO to become by the 0.1~3.0Wt% or Ga 2 O 3 and Al 2 O 3 was added 0.5~6.0wt%, oxidation of AZO-based or GZO system used in the magnetron sputtering A surface target (sputter surface) having a surface roughness of Ra 1.0 μm or less and set to an erosion region to be sputtered and a non-sputtered non-erosion region, the non-erosion region being the erosion region A first non-erosion region having a surface roughness Ra of 3.0 μm to 6.0 μm and a region between the first non-erosion region and the erosion region and having a surface roughness of Ra1. It is 0 μm or less, and is set to a second non-erosion region provided with a width of 5 to 15 mm around the erosion region
このスパッタリングターゲットによれば、第1非エロージョン領域を粗面化しているので、この第1非エロージョン領域に付着したスパッタ生成物は強固に固着され、その剥離を防止でき、スパッタ生成物によるパーティクルの発生を効果的に抑制できる。 According to this sputtering target, since the first non-erosion region is roughened, the sputter product adhering to the first non-erosion region is firmly fixed and can be prevented from being peeled off. Generation can be effectively suppressed.
この場合、第1非エロージョン領域の表面粗さは、スパッタリングターゲットとスパッタ生成物との十分な密着性を確保するために下限をRa3.0μmと設定され、異常放電を発生させないために上限をRa6.0μmと設定される。 In this case, the lower limit of the surface roughness of the first non-erosion region is set to Ra 3.0 μm in order to ensure sufficient adhesion between the sputtering target and the sputtered product, and the upper limit Ra 6 to prevent abnormal discharge. .0 μm is set.
また、この第1非エロージョン領域とエロージョン領域との間の第2非エロージョン領域を平滑面に設定しているので、この第2非エロージョン領域にスパッタ生成物が付着しても厚くなりにくいとともに、5〜15mmと狭い領域に設定されていることにより、付着したスパッタ生成物が剥離しにくい。すなわち、この第2非エロージョン領域の幅を5mm以上が設定されるのは、付着したスパッタ生成物がエロージョン空間の影響を受け再スパッタされるのを防ぐためである。また、この幅が15mm以下と設定されるのは、第2非エロージョン領域に付着するスパッタ生成物が過剰に大きくなって剥離するのを防止するためである。 In addition, since the second non-erosion region between the first non-erosion region and the erosion region is set to be a smooth surface, it is difficult to increase the thickness even if the sputter product adheres to the second non- erosion region, By being set in a narrow area of 5 to 15 mm, the attached sputtered product is difficult to peel off. That is, the reason why the width of the second non-erosion region is set to 5 mm or more is to prevent the adhered sputtered product from being re-sputtered due to the influence of the erosion space. The reason why the width is set to 15 mm or less is to prevent the sputtered product adhering to the second non-erosion region from becoming excessively large and peeling off.
このスパッタリングターゲットにおいて、前記第1非エロージョン領域が、前記スパッタリングターゲットの端縁部から離間するように設けられていることが好ましい。この場合、スパッタリングターゲットの端縁部の表面粗さが小さいので、ここにおけるクラック、欠けの発生や異常放電を抑制できる。 In this sputtering target, it is preferable that the first non-erosion region is provided so as to be separated from an edge portion of the sputtering target. In this case, since the surface roughness of the edge part of a sputtering target is small, generation | occurrence | production of a crack and a chip | tip here and abnormal discharge can be suppressed.
本発明によれば、マグネトロンスパッタリングにおいて、スパッタ生成物によるパーティクルの発生を抑え、高品質の成膜が可能となる。 According to the present invention, in magnetron sputtering, generation of particles due to sputter products can be suppressed, and high-quality film formation can be achieved.
以下、本発明に係るスパッタリングターゲットの実施形態について説明する。このスパッタリングターゲット10は、ZnOにAl2O3を0.1〜3.0wt%またはGa2O3を0.5〜6.0wt%添加してなり、マグネトロンスパッタに用いられるAZO系の酸化物ターゲットであって、図1に示すように、表面10aがスパッタ面であり、中央に矩形孔10bが形成された矩形板状材である。
Hereinafter, embodiments of the sputtering target according to the present invention will be described. This sputtering
ここで、スパッタリングターゲット10を用いるマグネトロンスパッタリング装置100について説明する。図2に示すように、マグネトロンスパッタリング装置100は、真空チャンバ101内に、真空チャンバ101の下部で処理基板102を載置状態に保持するステージ103と、真空チャンバ101の上部でスパッタリングターゲット10を保持するターゲットホルダ104とを備えている。
Here, the
処理基板102とスパッタリングターゲット10とは、間隔をおいて各表面が上下に対向している。ターゲットホルダ104の内部には、スパッタリングターゲット10の背面に配置されるマグネット105が備えられている。
The
ターゲットホルダ104は、真空チャンバ101の壁に絶縁状態で取り付けられ、スパッタリングターゲット10に電圧を印加するための外部電源106に接続されている。真空チャンバ101には、Arガス等の不活性ガスを導入するためのガス導入口101aと、排気および真空引きのためのガス排出口101bとが設けられている。
The
このマグネトロンスパッタリング装置100では、真空チャンバ101内を真空状態にしておき、外部電源106からスパッタリングターゲット10と処理基板102との間に電圧を印加して、真空チャンバ101内に不活性ガスを導入すると、スパッタリングターゲット10背部のマグネット105からの磁界が二点鎖線で図示するようにスパッタリングターゲット10の表面10a側に漏洩する。
In the
これにより、破線で図示するように放電プラズマがスパッタリングターゲット10の表面10aに高密度に収束する。不活性ガスのイオンがこのプラズマ中で加速されてスパッタリングターゲット10に入射すると、スパッタリングターゲット10の表面10aからスパッタ原子がたたき出されて処理基板102に到達し、処理基板102の表面に薄膜が形成される。
As a result, the discharge plasma converges on the
このマグネトロンスパッタリング装置100に用いられるスパッタリングターゲット10の表面10aは、図1に示すように、表面粗さがRa1.0μm以下であってスパッタされるエロージョン領域20と、スパッタされない非エロージョン領域21とに設定されている。図1のA−A線に沿うスパッタリングターゲット10の断面を図3に示す。
As shown in FIG. 1, the
非エロージョン領域21は、エロージョン領域20から離間するとともにその表面粗さがRa3.0μm〜6.0μmである第1非エロージョン領域(粗面領域)21aと、この第1非エロージョン領域21aとエロージョン領域20との間の領域であってその表面粗さがRa1.0μm以下であり、エロージョン領域20の周囲に5〜15mmの幅で設けられている第2非エロージョン領域(平滑面領域)21bとに設定されている。
The
第1非エロージョン領域(粗面領域)21aは、スパッタリングターゲット10の端縁部10cからたとえば1〜2mm離間するように設けられている。換言すると、端縁部10cから1〜2mmの幅で、表面粗さがRa0.1μm〜1.0μmであってスパッタされない平滑端縁領域21cが設けられている。なお、ここでいう端縁部10cとは、図1に示すように、スパッタリングターゲット10の外周縁部、および矩形孔10bの周縁部である。
The first non-erosion region (rough surface region) 21 a is provided so as to be separated from the
このスパッタリングターゲット10の表面10aは、たとえば、以下のような処理により、各部分が上述した所望の表面粗さに加工される。すなわち、まず、Ra1.0μm以下となるように表面10aの全面を研磨する。これにより、エロージョン領域20と非エロージョン領域21のうちの平滑面領域21bおよび平滑端縁領域21cとを所望の表面粗さとしておく。
The
次いで、これらエロージョン領域20、平滑面領域21bおよび平滑端縁領域21cをマスクし、Ra3.0μm〜6.0μmとなるようにブラスト加工を施し、粗面領域21aを所望の表面粗さに粗面化する。このとき、欠けが生じやすい端縁部10cから幅1〜2mmの領域(すなわち平滑端縁領域21c)にはブラスト加工を施さないので、スパッタリングターゲット10の欠けによる異常放電を防止できる。
Next, the
なお、スパッタリングターゲット10の表面10a全面を平面研削により加工した場合、加工キズに方向性があることから柱状晶が形成されやすく、この結晶方向に沿って付着したスパッタ生成物が剥がれやすくなるおそれがある。しかしながら、ブラスト加工によって表面形状がランダムになることにより、スパッタ生成物の剥がれが防止される。
When the
このスパッタリングターゲット10をマグネトロンスパッタリング装置100に用いてスパッタした場合、スパッタリングターゲット10のエロージョン領域20がスパッタされるとともに、スパッタによりスパッタ生成物が生じてスパッタリングターゲット10の表面10a等に付着する。なお、スパッタ生成物には、スパッタリングターゲット10から発生したパーティクル、処理基板102に到達せず成膜しなかった成分等が含まれる。
When the sputtering
粗面領域21aにはスパッタ生成物が厚く付着しやすいが、粗面に対する付着力が強固であることから、ここから剥離して処理基板102を汚染するおそれは小さい。また、エロージョン領域20を囲んで隣接する幅5〜15mmの平滑面領域21bおよび幅1〜2mmの平滑端縁領域21cに対しては、スパッタ生成物は付着しても平滑面であるので厚くなりにくく、また領域が狭いので剥離しにくい。付着したスパッタ生成物の厚さが比較的小さく0.1mm程度であるから、ここに付着したスパッタ生成物がエロージョン領域20のスパッタを妨げたり、再スパッタされてパーティクルを生じたりすることもほとんどない。
The sputtered product is thick and easily adheres to the
以上説明したように、本発明に係るスパッタリングターゲット10によれば、スパッタリングにより付着するスパッタ生成物を脱落させにくく、付着したスパッタ生成物の再スパッタも生じにくいので、成膜性能を低下させることなく長時間にわたるマグネトロンスパッタリングによる成膜が可能となる。
なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
As described above, according to the
In addition, this invention is not limited to the thing of the structure of the said embodiment, In a detailed structure, it is possible to add a various change in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
(実施例および比較例)
ここで、本発明に係るスパッタリングターゲットの実施例および比較例について説明する。
(Examples and Comparative Examples)
Here, examples and comparative examples of the sputtering target according to the present invention will be described.
(AZO系スパッタリングターゲット)
まず、AZO系のスパッタリングターゲットにおける実施例A1〜A4および比較例A1〜A6について、エロージョン領域、第1非エロージョン領域、および第2非エロージョン領域の各表面粗さと、第2非エロージョン領域の幅と、第1非エロージョン領域からスパッタリングターゲットの端縁部までの距離とを、表1に示すようにそれぞれ異ならせた。
(AZO-based sputtering target)
First, for Examples A1 to A4 and Comparative Examples A1 to A6 in the AZO-based sputtering target, each surface roughness of the erosion region, the first non-erosion region, and the second non-erosion region, and the width of the second non-erosion region The distance from the first non-erosion region to the edge of the sputtering target was varied as shown in Table 1.
まず、AZO系の実施例A1〜A4および比較例A1〜A6におけるスパッタリングターゲットは、以下のように作製した。すなわち、原料粉末としていずれも平均粒径0.5μmおよび純度99.9%以上を有する市販のZnO粉末、Al2O3粉末を用意した。これら原料粉末をZnOが98.0質量%、Al2O3が2.0質量%の割合になるように配合し、得られた配合粉末を純粋とともにボールミルにて湿式混合し、混合粉末を得た。 First, sputtering targets in AZO-based Examples A1 to A4 and Comparative Examples A1 to A6 were prepared as follows. That is, as a raw material powder, commercially available ZnO powder and Al 2 O 3 powder having an average particle diameter of 0.5 μm and a purity of 99.9% or more were prepared. These raw material powders were blended so that ZnO was 98.0% by mass and Al 2 O 3 was 2.0% by mass. It was.
得られた混合粉末を乾燥した後、ゴム型に充填し、2Ton/cm2の圧力をかけて冷間静水圧プレスすることにより成形体を作製し、この成形体を直径180mm、厚さ20mmの寸法を有する円板状成形体に加工し、円板状成形体を得た。得られた円板状成形体を大気中1400℃で加熱し、理論密度比95%以上の焼結体を作製した。さらに、得られた焼結体を研削して、直径125mm、厚さ10mmの寸法を有するAZO系のスパッタリングターゲットを作製した。ターゲットの組成は、ICP分析でAl2O3が2.0質量%、ZnOが98.0質量%である。 After drying the obtained mixed powder, it is filled into a rubber mold and subjected to cold isostatic pressing under a pressure of 2 Ton / cm 2 to produce a molded body. The molded body has a diameter of 180 mm and a thickness of 20 mm. It processed into the disk-shaped molded object which has a dimension, and obtained the disk-shaped molded object. The obtained disk-shaped molded body was heated at 1400 ° C. in the atmosphere to produce a sintered body having a theoretical density ratio of 95% or more. Furthermore, the obtained sintered body was ground to produce an AZO-based sputtering target having a diameter of 125 mm and a thickness of 10 mm. The composition of the target is 2.0% by mass for Al 2 O 3 and 98.0% by mass for ZnO by ICP analysis.
各実施例および比較例におけるスパッタリングターゲットの表面粗さの調整方法は、たとえば以下の通りである。すなわち、アルミナ(Al2O3)を主成分とする研削剤(粗さはJIS規定で#46)をブラスト粒として、ブラストの噴射圧0.3±0.05MPa、ブラスト時間30〜90秒で、ブラスト加工を行う。噴射圧およびブラスト時間は、使用するブラスト装置によって変動する。 The adjustment method of the surface roughness of the sputtering target in each Example and Comparative Example is, for example, as follows. That is, with an abrasive (mainly # 46 in accordance with JIS rules) containing alumina (Al 2 O 3 ) as a blast grain, the blast injection pressure is 0.3 ± 0.05 MPa, and the blast time is 30 to 90 seconds. Blasting. The injection pressure and blasting time vary depending on the blasting device used.
スパッタリングターゲットのブラスト加工しない部分には、塩化ビニル板で作成されたマスクを固定する。マスキングは、粘着テープ、金属マスク、その他によっても可能である。ブラストによって、研削剤のパーティクルがターゲットに付着することがあるが、超音波洗浄によりこれを除去する。 A mask made of a vinyl chloride plate is fixed to a portion of the sputtering target that is not blasted. Masking can also be performed with an adhesive tape, a metal mask, or the like. Blasting may cause abrasive particles to adhere to the target, which is removed by ultrasonic cleaning.
そして、これら実施例A1〜A4および比較例A1〜A6の各スパッタリングターゲットを、DCスパッタ装置よるスパッタ時間1時間電力密度10Wh/cm2、スパッタ時間1時間、積算電力量10WHr/cm2のスパッタリングに用いる評価試験を行った。各スパッタリングターゲットは、ボンディング後に、予めX線での透過像でボンディング欠陥、クラック、ヒビのないことを確認しておく。スパッタリング時の異常放電の発生回数、ターゲットのクラックの発生の有無、スパッタリングによって付着した膜の剥離の有無を表2に示す。 Then, the sputtering targets of Examples A1 to A4 and Comparative Examples A1 to A6 were used for sputtering with a DC sputtering apparatus with a sputtering time of 1 hour, a power density of 10 Wh / cm 2 , a sputtering time of 1 hour, and an integrated power amount of 10 WHr / cm 2 . The evaluation test to be used was conducted. Each sputtering target is confirmed in advance by X-ray transmission images after bonding to be free of bonding defects, cracks and cracks. Table 2 shows the number of occurrences of abnormal discharge during sputtering, the presence or absence of cracks in the target, and the presence or absence of peeling of the film attached by sputtering.
なお、クラックの発生の有無の確認は、ターゲットを超音波洗浄後に目視で行った。また、異常放電の回数は、上記スパッタ中の積算アーキング回数をカウントした。 In addition, the presence or absence of the generation | occurrence | production of a crack was confirmed visually after the target was ultrasonically cleaned. Further, the number of abnormal discharges was counted as the cumulative number of arcing during the sputtering.
実施例A1〜A3のスパッタリングターゲットは、異常放電、クラック、付着膜の剥離がいずれもなく、成膜性能を低下させることなく長時間にわたるマグネトロンスパッタリングによる成膜が可能であることが確認できた。 The sputtering targets of Examples A1 to A3 were confirmed to be capable of film formation by magnetron sputtering over a long period of time without any abnormal discharge, cracks, and peeling of the attached film, and without reducing film formation performance.
実施例A4は、第1非エロージョン領域がスパッタリングターゲットの端縁部から離間せずに設けられている。すなわち、スパッタリングターゲットの端縁部の表面粗さが大きい。外観からクラックは見られなかったが、端縁部まで表面粗さが大きい影響で、2回の異常放電が生じた。 In Example A4, the first non-erosion region is provided without being separated from the edge of the sputtering target. That is, the surface roughness of the edge portion of the sputtering target is large. Although no crack was seen from the appearance, two abnormal discharges occurred due to the large surface roughness up to the edge.
第2非エロージョン領域の幅が小さすぎる比較例A1のスパッタリングターゲットは、スパッタリングの際に処理時間が経過すると異常放電が6回発生した。また、再スパッタが生じたため、パーティクルが発生し、スパッタ膜を汚染する原因となるおそれがある。 In the sputtering target of Comparative Example A1 in which the width of the second non-erosion region was too small, abnormal discharge occurred six times when the processing time passed during sputtering. Further, since resputtering occurs, particles are generated, which may cause contamination of the sputtered film.
一方、第2非エロージョン領域の幅が大きすぎる比較例A2のスパッタリングターゲットは、第2非エロージョン領域に付着した膜が剥離したため、この剥離物がパーティクルとなって処理基板を汚染するおそれがある。 On the other hand, in the sputtering target of Comparative Example A2 in which the width of the second non-erosion region is too large, since the film attached to the second non-erosion region is peeled off, the peeled material may become particles and contaminate the processing substrate.
エロージョン領域の表面粗さおよび第2非エロージョン領域の表面粗さが大きすぎる比較例A3のスパッタリングターゲットは、第2非エロージョン領域において異常放電が53回発生した。 In the sputtering target of Comparative Example A3 in which the surface roughness of the erosion region and the surface roughness of the second non-erosion region were too large, abnormal discharge occurred 53 times in the second non-erosion region.
第1非エロージョン領域の表面粗さが小さすぎる比較例A4のスパッタリングターゲットは、第1非エロージョン領域に付着した膜がスパッタリングによって剥離したため、この剥離物がパーティクルとなって処理基板を汚染するおそれがある。 In the sputtering target of Comparative Example A4 in which the surface roughness of the first non-erosion region is too small, the film attached to the first non-erosion region was peeled off by sputtering. is there.
第1非エロージョン領域の表面粗さが大きすぎる比較例A5のスパッタリングターゲットは、異常放電が12回発生した。また、ターゲット表面に崩れが発生した。 In the sputtering target of Comparative Example A5 where the surface roughness of the first non-erosion region was too large, abnormal discharge occurred 12 times. Moreover, collapse occurred on the target surface.
エロージョン領域の表面粗さが大きすぎる比較例A6のスパッタリングターゲットは、エロージョン領域において異常放電が84回発生した。 In the sputtering target of Comparative Example A6 where the surface roughness of the erosion region was too large, abnormal discharge occurred 84 times in the erosion region.
以上のように、本発明に係る実施例のAZO系のスパッタリングターゲットによれば、異常放電、クラック、付着膜の剥離がほとんどなく、成膜性能を低下させることなく長時間にわたるマグネトロンスパッタリングによる成膜が可能であることが確認できた。 As described above, according to the AZO-based sputtering target of the embodiment according to the present invention, there is almost no abnormal discharge, cracking, and peeling of the attached film, and film formation by magnetron sputtering for a long time without deteriorating film formation performance. It was confirmed that it was possible.
(GZO系スパッタリングターゲット)
次に、GZO系のスパッタリングターゲットにおける実施例B1〜B4および比較例B1〜B6について、エロージョン領域、第1非エロージョン領域、および第2非エロージョン領域の各表面粗さと、第2非エロージョン領域の幅と、第1非エロージョン領域からスパッタリングターゲットの端縁部までの距離とを、表3に示すようにそれぞれ異ならせた。
(GZO-based sputtering target)
Next, for Examples B1 to B4 and Comparative Examples B1 to B6 in the GZO-based sputtering target, each surface roughness of the erosion region, the first non-erosion region, and the second non-erosion region, and the width of the second non-erosion region And the distance from the first non-erosion region to the edge of the sputtering target were varied as shown in Table 3.
GZO系の実施例B1〜B4および比較例B1〜B6におけるスパッタリングターゲットは、以下のように作製した。すなわち、原料粉末としていずれも平均粒径0.5μmおよび純度99.9%以上を有する市販のZnO粉末、Ga2O3粉末を用意した。これら原料粉末をZnOが99.5質量%、Ga2O3が0.5質量%の割合になるように配合し、得られた配合粉末を純粋とともにボールミルにて湿式混合し、混合粉末を得た。 The sputtering targets in GZO-based Examples B1 to B4 and Comparative Examples B1 to B6 were prepared as follows. That is, commercially available ZnO powder and Ga 2 O 3 powder each having an average particle size of 0.5 μm and a purity of 99.9% or more were prepared as raw material powders. These raw material powders were blended so that ZnO was 99.5% by mass and Ga 2 O 3 was 0.5% by mass. It was.
得られた混合粉末を乾燥した後、ゴム型に充填し、2Ton/cm2の圧力をかけて冷間静水圧プレスすることにより成形体を作製し、この成形体を直径180mm、厚さ20mmの寸法を有する円板状成形体に加工し、円板状成形体を得た。得られた円板状成形体を大気中1400℃で加熱し、理論密度比95%以上の焼結体を作製した。さらに、得られた焼結体を研削して、直径125mm、厚さ10mmの寸法を有するGZO系のスパッタリングターゲットを作製した。ターゲットの組成は、ICP分析でGa2O3が0.5質量%、ZnOが99.5質量%である。 After drying the obtained mixed powder, it is filled into a rubber mold and subjected to cold isostatic pressing under a pressure of 2 Ton / cm 2 to produce a molded body. The molded body has a diameter of 180 mm and a thickness of 20 mm. It processed into the disk-shaped molded object which has a dimension, and obtained the disk-shaped molded object. The obtained disk-shaped molded body was heated at 1400 ° C. in the atmosphere to produce a sintered body having a theoretical density ratio of 95% or more. Further, the obtained sintered body was ground to prepare a GZO-based sputtering target having a diameter of 125 mm and a thickness of 10 mm. The composition of the target is 0.5% by mass for Ga 2 O 3 and 99.5% by mass for ZnO by ICP analysis.
各実施例および比較例におけるスパッタリングターゲットの表面粗さの調整方法は、たとえば以下の通りである。すなわち、アルミナ(Al2O3)を主成分とする研削剤(粗さはJIS規定で#46)をブラスト粒として、ブラストの噴射圧0.3±0.05MPa、ブラスト時間30〜90秒で、ブラスト加工を行う。噴射圧およびブラスト時間は、使用するブラスト装置によって変動する。 The adjustment method of the surface roughness of the sputtering target in each Example and Comparative Example is, for example, as follows. That is, with an abrasive (mainly # 46 in accordance with JIS rules) containing alumina (Al 2 O 3 ) as a blast grain, the blast injection pressure is 0.3 ± 0.05 MPa, and the blast time is 30 to 90 seconds. Blasting. The injection pressure and blasting time vary depending on the blasting device used.
スパッタリングターゲットのブラスト加工しない部分には、塩化ビニル板で作成されたマスクを固定する。マスキングは、粘着テープ、金属マスク、その他によっても可能である。ブラストによって、研削剤のパーティクルがターゲットに付着することがあるが、超音波洗浄によりこれを除去する。 A mask made of a vinyl chloride plate is fixed to a portion of the sputtering target that is not blasted. Masking can also be performed with an adhesive tape, a metal mask, or the like. Blasting may cause abrasive particles to adhere to the target, which is removed by ultrasonic cleaning.
そして、これら実施例B1〜B4および比較例B1〜B6の各スパッタリングターゲットを、DCスパッタ装置による電力密度10Wh/cm2、スパッタ時間1時間、積算電力量10WHr/cm2のスパッタリングに用いる評価試験を行った。各スパッタリングターゲットは、ボンディング後に、予めX線での透過像でボンディング欠陥、クラック、ヒビのないことを確認しておく。スパッタリング時の異常放電の発生回数、ターゲットのクラックの発生の有無、スパッタリングによって付着した膜の剥離の有無を表4に示す。 And the evaluation test which uses each sputtering target of these Examples B1-B4 and Comparative Examples B1-B6 for sputtering of the power density 10Wh / cm < 2 > by a DC sputtering apparatus, the sputtering time 1 hour, and the integrated electric energy 10WHr / cm < 2 >. went. Each sputtering target is confirmed in advance by X-ray transmission images after bonding to be free of bonding defects, cracks and cracks. Table 4 shows the number of occurrences of abnormal discharge during sputtering, the presence or absence of cracks in the target, and the presence or absence of peeling of the film attached by sputtering.
なお、クラックの発生の有無の確認は、ターゲットを超音波洗浄後に目視で行った。また、異常放電の回数は、上記スパッタ中の積算アーキング回数をカウントした。 In addition, the presence or absence of the generation | occurrence | production of a crack was confirmed visually after the target was ultrasonically cleaned. Further, the number of abnormal discharges was counted as the cumulative number of arcing during the sputtering.
実施例B1〜B3のスパッタリングターゲットは、異常放電、クラック、付着膜の剥離がいずれもなく、成膜性能を低下させることなく長時間にわたるマグネトロンスパッタリングによる成膜が可能であることが確認できた。 It was confirmed that the sputtering targets of Examples B1 to B3 were free from abnormal discharge, cracks, and peeling of the attached film, and could be formed by magnetron sputtering for a long time without deteriorating the film forming performance.
実施例B4は、第1非エロージョン領域がスパッタリングターゲットの端縁部から離間せずに設けられている。すなわち、スパッタリングターゲットの端縁部の表面粗さが大きい。外観からクラックは見られなかったが、端縁部まで表面粗さが大きい影響で、2回の異常放電が生じた。 In Example B4, the first non-erosion region is provided without being separated from the edge of the sputtering target. That is, the surface roughness of the edge portion of the sputtering target is large. Although no crack was seen from the appearance, two abnormal discharges occurred due to the large surface roughness up to the edge.
第2非エロージョン領域の幅が小さすぎる比較例B1のスパッタリングターゲットは、スパッタリングの際に処理時間が経過すると異常放電が3回発生した。また、再スパッタが生じたため、パーティクルが発生し、スパッタ膜を汚染する原因となるおそれがある。 In the sputtering target of Comparative Example B1 in which the width of the second non-erosion region was too small, abnormal discharge occurred three times when the processing time passed during sputtering. Further, since resputtering occurs, particles are generated, which may cause contamination of the sputtered film.
第2非エロージョン領域の幅が大きすぎる比較例B2のスパッタリングターゲットは、第2非エロージョン領域に付着した膜が剥離したため、この剥離物がパーティクルとなって処理基板を汚染するおそれがある。 In the sputtering target of Comparative Example B2 in which the width of the second non-erosion region is too large, since the film attached to the second non-erosion region is peeled off, the peeled material may become particles and contaminate the processing substrate.
エロージョン領域の表面粗さおよび非エロージョン領域の表面粗さが大きすぎる比較例B3のスパッタリングターゲットは、第2非エロージョン領域において異常放電が57回発生した。 In the sputtering target of Comparative Example B3 in which the surface roughness of the erosion region and the surface roughness of the non-erosion region were too large, abnormal discharge occurred 57 times in the second non-erosion region.
第1非エロージョン領域の表面粗さが小さすぎる比較例B4のスパッタリングターゲットは、第1非エロージョン領域に付着した膜がスパッタリングによって剥離したため、この剥離物がパーティクルとなって処理基板を汚染するおそれがある。 In the sputtering target of Comparative Example B4 in which the surface roughness of the first non-erosion region is too small, since the film attached to the first non-erosion region was peeled off by sputtering, there is a possibility that the peeled material becomes particles and contaminates the processing substrate. is there.
第1非エロージョン領域の表面粗さが大きすぎる比較例B5のスパッタリングターゲットは、異常放電が21回発生した。また、ターゲット表面に崩れが発生した。 In the sputtering target of Comparative Example B5 in which the surface roughness of the first non-erosion region was too large, abnormal discharge occurred 21 times. Moreover, collapse occurred on the target surface.
エロージョン領域の表面粗さが大きすぎる比較例B6のスパッタリングターゲットは、エロージョン領域において異常放電が98回発生した。 In the sputtering target of Comparative Example B6 in which the surface roughness of the erosion region was too large, abnormal discharge occurred 98 times in the erosion region.
以上のように、本発明に係る実施例のGZO系のスパッタリングターゲットによれば、異常放電、クラック、付着膜の剥離がほとんどなく、成膜性能を低下させることなく長時間にわたるマグネトロンスパッタリングによる成膜が可能であることが確認できた。 As described above, according to the GZO-based sputtering target of the embodiment according to the present invention, there is almost no abnormal discharge, cracking, and peeling of the attached film, and film formation by magnetron sputtering for a long time without deteriorating film formation performance. It was confirmed that it was possible.
10 スパッタリングターゲット
10a 表面
10b 矩形孔
10c 端縁部
20 エロージョン領域
21 非エロージョン領域
21a 第1非エロージョン領域(粗面領域)
21b 第2非エロージョン領域(平滑面領域)
21c 平滑端縁領域
100 マグネトロンスパッタリング装置
101 真空チャンバ
101a ガス導入口
101b ガス排出口
102 処理基板
103 ステージ
104 ターゲットホルダ
105 マグネット
106 外部電源
10
21b Second non-erosion region (smooth surface region)
21c
Claims (2)
表面が、表面粗さがRa1.0μm以下であってスパッタされるエロージョン領域と、スパッタされない非エロージョン領域とに設定され、
この非エロージョン領域が、前記エロージョン領域から離間するとともにその表面粗さがRa3.0μm〜6.0μmである第1非エロージョン領域と、この第1非エロージョン領域と前記エロージョン領域との間の領域であってその表面粗さがRa1.0μm以下であり、前記エロージョン領域の周囲に5〜15mmの幅で設けられている第2非エロージョン領域とに設定されていることを特徴とするスパッタリングターゲット。 It was added 0.5~6.0Wt% of 0.1~3.0Wt% or Ga 2 O 3 and Al 2 O 3 to ZnO, there in AZO-based or GZO based oxide target used in the magnetron sputtering And
The surface is set to an erosion region to be sputtered with a surface roughness Ra of 1.0 μm or less and a non-erosion region to be not sputtered,
The non-erosion region is separated from the erosion region and has a surface roughness Ra of 3.0 μm to 6.0 μm, and a region between the first non-erosion region and the erosion region. A sputtering target having a surface roughness of Ra 1.0 μm or less and a second non-erosion region provided with a width of 5 to 15 mm around the erosion region.
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