(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＴＯスパッタリングターゲット焼結体のスパッタ面を多重発振超音波洗浄することを特徴とするＩＴＯスパッタリングターゲットのクリーニング方法。
【請求項２】
周波数２５〜３００ＫＨｚの間で多重発振させることを特徴とする請求項１に記載のＩＴＯスパッタリングターゲットのクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スパッタリングによる成膜中にノジュールの発生が少なく、異常放電やパーテイクルが生じにくい透明導電膜形成用ＩＴＯスパッタリングターゲットのクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明導電膜形成用ＩＴＯ薄膜は、液晶ディスプレイを中心とする表示デバイスの透明電極として広く用いられている。多くの場合、ＩＴＯ薄膜はスパッタリングによって形成されるが、ＩＴＯターゲットを用いてスパッタリングを実施していくと、ターゲット表面のエロージョン部に数μｍから数ｍｍの大きさのぶつぶつとした黒色の突起物が多数現われる。
この突起物はインジウムの低級酸化物と考えられており、一般にノジュールと呼ばれている。
【０００３】
ノジュールはスパッタリング時間が長くなるに従って数が増えると同時に大きくなっていき、次第にターゲット表面を覆っていく。ノジュールは他の部分に比べて導電性が悪く、このノジュールの発生量が多いとスパッタリング中に異常放電（アーキング）が多発し、ＩＴＯ膜中にパーテイクルが生じたり、ひいてはスパッタリングを継続することが困難となるという問題があった。
【０００４】
ノジュールの発生は、透明導電膜形成用ＩＴＯターゲットに特有の問題であり、ターゲット面にノジュールが異常に増加してきた場合には、スパッタリング操作を一時停止して、ターゲット表面に生成したノジュールを削り落とすなどの再生処理がとられているが、このようなスパッタリングの中断は連続操業においては、著しく生産性を落す要因となっている。そして、この再生作業自体も単純ではあるが、それなりの技能と時間を要するもので、煩雑さを免れない。
【０００５】
また、上記のノジュールを削り落とすという再生処理には限界があり、新しく作成したＩＴ０スパッタリングターゲットと同程度までの再生は、実際には困難である。その結果、ターゲットを使いきる（通常の状態で消耗していくターゲットの寿命）前に、ノジュール発生量増加が原因でターゲット使用不能になる場合も多い。このため、生産性および材料コストの両面からノジュールの発生量が少なくないＩＴＯスパッタリングターゲットが求められている。
【０００６】
ＩＴＯスパッタリングターゲットは一般に焼結体を旋盤などにより研削加工して得られるが、ターゲット表面に付着しているＩＴＯの研削粉がノジュール発生の原因の一つであると推測されている。そこで、このＩＴＯ研削粉の量を減らすことによってノジュール発生量を減少させることができるのではないかと期待されているが、これまでノジュール低減効果が現われ始めるＩＴＯ研削粉量の限界値を知ること、また実操業規模でその限界値までＩＴＯ研削粉量を減少させることは困難であった。
【０００７】
そのため、試行錯誤的にターゲット表面に付着している研削粉の量を減少させようとして、湿式回転研磨機を用いて研磨する技術が提案されたり（特許文献１参照）、またサンドブラストにより研削屑を減少される工夫がなされた。（特許文献２参照）。
しかし、これらの方法はある程度、研削粉の量を減らすことはできるが、依然として研削されたＩＴＯの屑などが多量に付着しており、充分とは言えなかった。したがって、このように研削粉の量の限界値が不明である以上、ターゲット表面に付着している研削粉の量がノジュール発生の原因の一つであるという確証も、実際のところ得られていなかったと言う方が正しいと思われる。
【特許文献１】特開平８−６０３５２号公報
【特許文献２】特開平９−１０４９７３号公報
【発明が開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ターゲット表面の清浄化をより一層進め、スパッタリングによる成膜中にノジュールの発生が少なく、異常放電やパーテイクルが生じにくい透明導電膜形成用ＩＴＯスパッタリングターゲットのクリーニング方法を提供する。
【発明を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、
１  ＩＴＯスパッタリングターゲット焼結体のスパッタ面を多重発振超音波洗浄することを特徴とするＩＴＯスパッタリングターゲットのクリーニング方法。
２  周波数２５〜３００ＫＨｚの間で多重発振させることを特徴とする上記１に記載のＩＴＯスパッタリングターゲットのクリーニング方法。
を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
透明導電膜形成用ＩＴＯスパッタリングターゲット表面に大量に付着している研削されたＩＴＯの屑などの、比較的大きな粒から微粒子に至るまでの殆どを除去し、ターゲット表面の清浄化をより一層高め、スパッタリングによる成膜中のノジュールの発生が少なく、異常放電やパーテイクルが生じにくいという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造に際しては、例えば平均粒系がμｍの酸化インジウム粉と同粒径の酸化錫粉を重量比９０：１０になるように秤量して、これに成形用バインダーを加えて均一に混合する。次に、この混合粉を金型に充填し、加圧成形した後、高温で焼結して得る。
このようにして得たＩＴＯスパッタリングターゲット焼結体を平面研削盤で研削して、ＩＴＯターゲット素材とするのであるが、上記のように、研削のＩＴＯ屑が大量に付着している。このような研削のＩＴＯ屑はノジュール発生量の直接的かつ大きな原因となる。このため、仕上げ工程でＩＴＯターゲット表面を例えばサンドペーパーを用い、極力表面研削の砥石が走った跡が残らないようになるまで磨いて平滑にする。
【００１２】
また、サンドブラスト処理もこの仕上げ工程では有効である。ブラスト材には、ガラスビーズ、アルミナビーズ、またはジルコニアビーズを使用し、ＩＴＯターゲット表面のエッジを持つ凸凹を減らし、またこれらの凸凹間の研削屑を除去するのに有効である。
次に、エアーブローあるいは流水洗浄などの清浄処理を行う。エアーブローで異物を除去する際には、ノズルの向い側から集塵機へ吸気を行うとより有効に除去できる。しかし、以上のエアーブローや流水洗浄では限界があり、このような清浄処理を実施してもなお微細の屑が残存することが分かった。
【００１３】
これを解決する方法として超音波洗浄を行う。この超音波洗浄は他の清浄処理に比べ有効であるが、単純な超音波洗浄操作ではそれほどの効果は得られないことが分かった。
このため、種々の試験を繰り返し行なった結果、周波数２５〜３００ＫＨｚの間で多重発振させて超音波洗浄を行う方法が、特に有効であることが見いだされた。この中でも下記の多重発振による超音波洗浄は最も効果的である。
すなわち、２５ＫＨｚ単周波あるいは７５ＫＨｚ単周波を適用した場合には、殆ど洗浄効果が現われていない。後述の実施例に示すように、例えば、周波数２５〜３００ＫＨｚの間で、２５ＫＨｚ刻みに１２種類の周波数を多重発振させて超音波洗浄を行った時に、優れた洗浄効果が得られた。
【００１４】
以上の操作により、上記の多重発振による超音波洗浄法によりＩＴＯスパッタリングターゲットのスパッタされる表面の１００μｍ×１００μｍのエリア（１００μｍ平方の面）に存在する平均直径０．２μｍ以上の付着粒子（ＩＴＯ研削粉）の数、４００個以下が達せられた。なお、ここで「平均直径」とは、付着粒子そのものが円形ではなく異形を呈していることが多いので、粒子の差し渡し寸法の平均値を円形に置き換えた場合の径の直径とすることを意味する。
【００１５】
特に、多重発振による超音波洗浄においてはさらにこの個数を低減させることができ、ＩＴＯスパッタリングターゲットのスパッタされる表面の１００μｍ×１００μｍのエリアに存在する平均直径０．２μｍ以上の付着粒子（ＩＴＯ研削粉）の数を１００個以下とすることができた。
通常の洗浄工程を経たＩＴＯスパッタリングターゲット品では、この工数が１０００前後となるので、飛躍的な改善がなされたということができる。
【００１６】
より重要なことは、ＩＴＯスパッタリングターゲットの１００μｍ×１００μｍのエリアに存在する平均直径０．２μｍ以上の付着粒子（ＩＴＯ研削粉）の数を４００個以下、好ましくは１００個以下とすることにより、ノジュールの個数を著しく減少させることができたということである。
この結果、今迄推測にすぎなかったノジュール発生の原因を解明することができ、また付着粒子（ＩＴＯ研削粉）の臨界量もこれによって明らかにすることができた。
【００１７】
そして、下記の実施例に示すようにＩＴＯスパッタリングターゲットに発生するノジュールの量が減少し、スパッタリング操作を一時停止させてターゲット表面に生成したノジュールを削り落とすなどの再生処理が不要とまり、あるいは必要とされた場合でも、その回数を減少することができ、生産性を著しく高めることが可能となった。
本発明の超音波洗浄によるＩＴＯ研削粉除去による場合でも、サンドペーパーやサンドブラスト処理による表面仕上げおよびエアーブローや流水洗浄などあるいは粘着テープ引き剥がしによるＩＴＯ研削粉除去による清浄処理を適宜併用しても良い。
【実施例】
【００１８】
続いて、本発明を実施例により比較例と対比しながら説明する。
（実施例１）
ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造に際しては、まず平均粒径が２μｍの酸化イリジウム粉と同粒度の酸化錫粉の重量比９０：１０となるように秤量し、これに成形用バインダーを加えて均一に混合した。次に、この原料混合粉を金型（１６５Ｗ×５２０Ｌ）へ均一に充填し、油圧プレスにて８００Ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で加圧成形した。このようにして得た成形体を加圧焼結炉により、１気圧（絶対圧）の純酸素ガス雰囲気中にて１６４０°Ｃで７時間焼結した。
このようにして得られた焼結体のスパッタ表面を平面研削盤で研削し、さらに側辺をダイヤモンドカッターで切断して、ＩＴＯターゲット素材とした。このＩＴＯターゲット素材の密度は７．０５ｇ／ｃｍ３であった。
【００１９】
次に、このＩＴＯターゲット素材をバッキングプレートにボンディングする。ボンディング後の表面仕上げ工程では、サンドペーパーを用い、表面研削の砥石が走った跡が残らないようにするまで磨いて平滑にするか、またはジルコニアビーズを使用しサンドブラスト処理する。
次に、スパッタ面をエアーブローし、さらに周波数２５〜３００ＫＨｚの間で、２５ＫＨｚ刻みに１２種類の周波数を多重発振させて３分間超音波洗浄を行った。それぞれの周波数は、２５、５０、７５、１００、１２５、１５０、１７５、２００、２２５、２５０、２７５、３００ＫＨｚである。この後乾燥して本発明の実施例であるＩＴＯスパッタリングターゲットを得た。
【００２０】
（比較例１〜３）
実施例と同様の条件で得た焼結体のスパッタ表面を平面研削盤で研削し、さらに側辺をダイヤモンドカッターで切断してＩＴＯターゲット素材として、バッキングプレートにボンディングした後、スパッタ面をエアーブローのみを行なったもの（比較例１）、同エアーブロー後７５ＫＨｚ単周波発振による超音波洗浄を行なったもの（比較例２）および同エアーブロー後２５ＫＨｚ単周波発振による超音波洗浄を行なったもの（比較例３）であるＩＴＯスパッタリングターゲットを作成した。
【００２１】
（実施例１および比較例１〜３との比較テストと対比）
上記の通りに作成した実施例１および比較例１〜３のＩＴＯスパッタリングターゲットを次の条件で、スパッタリング試験を行なった。
スパッタガス        ：    Ａｒ＋Ｏ２
スパッタガス圧      ：    ０．５Ｐａ
スパッタガス流量    ：    ３００ＳＣＣＭ
スパッタガス中の酸素濃度    ：  １％
漏洩磁束密度    ：    ４００Ｇａｕｓｓ
投入スパッタパワー密度    ：    １Ｗ／ｃｍ２
スパッタガス時間      ：  連続２０時間
【００２２】
上記の条件でスパッタリングを終了した後のターゲットの外観は図１、図２および図３に示す通りである。なお、図１〜３のターゲットはいずれも表面仕上げにサンドペーパーを用いて平滑にしたものを使用した。
図1に示すターゲット１は、本発明の実施例１であるエアーブローした後、周波数２５〜３００ＫＨｚの間で２５ＫＨｚ刻みに１２種類の周波数を多重発振させて３分間超音波洗浄を行ない、その後に、上記スパッタリングを実施したターゲットの外観である。
【００２３】
また、図２および図３に示すターゲット１は、エアーブロー後７５ＫＨｚ単周波発振による超音波洗浄を行なった後に、上記スパッタリングを実施した例（比較例２）および同エアーブロー後２５ＫＨｚ単周波発振による超音波洗浄を行なった後に、上記スパッタリングを実施した例（比較例３）のターゲットの外観である。
図１、図２および図３から明らかなように、本発明の多重発振させて超音波洗浄を行なった例に比べ、比較例である７５ＫＨｚ単周波発振による超音波洗浄を行なったもの（比較例２）および２５ＫＨｚ単周波発振による超音波洗浄を行なったもの比較例３）においては、スパッタリング終了後のターゲット１表面のエロージョン部３に数μｍから数ｍｍの大きさのぶつぶつとした黒色の突起物、すなわちノジュールが多数現われているのが分かる。この黒色の斑点が少ないほど、良いターゲットということになる。
【００２４】
実施例１と比較例１〜３とのスパッタリング試験後のノジュール被覆率を比較すると表１に示す通りである。ここで「ノジュール被覆率」とはスパッタリングターゲット表面における「ノジュール面積／エロージョン部面積」の比率を％で表示したものである。この表１から明らかなように、本発明の実施例では比較例に比較して、著しくの被覆率が低減されていることが分かる。
【００２５】
なお、この表１では参考のために、スパッタリング面をエアーブローのみを行なったもの（比較例１）を挙げた。これらから明らかなように、比較例１のターゲットはノジュール被覆率が最も悪い。また比較例２の７５ＫＨｚ単周波発振による超音波洗浄を行なったもの、および比較例３の２５ＫＨｚ単周波発振による超音波洗浄を行なったものは、比較例１よりもやや改善効果はあるが、大幅な効果は期待できないことが分かる。
【００２６】
【表１】
0003576364.tif 000002
【００２７】
さらに、図４はＩＴＯターゲット素材の表面仕上げにサンドペーパーを用いて平滑にし、その後エアーブローのみを実施したターゲット表面の電子顕微鏡写真（（ａ）は５００倍、（Ｂ）は５０００倍を示す（以下同様））である。これは比較例１のスパッタリング試験を行なう前のＩＴＯターゲットである。
図４（ａ）および（ｂ）から明らかなように、比較例１のスパッタリング試験を行なう前のＩＴＯターゲット表面には、波状（しわ状）の表面または間隙に、胡麻状のつぶつぶの屑が無数に存在する。
【００２８】
図５（ａ）および（ｂ）は、同様にＩＴＯターゲット素材の表面仕上げにサンドペーパーを用いて平滑にし、その後エアーブローを実施し、さらに７５ＫＨｚ単周波発振による超音波洗浄を行なって得たターゲット表面の電子顕微鏡写真である。これは比較例２のスパッタリング試験を行なう前のＩＴＯターゲットである。
図５（ａ）および（ｂ）から明らかなように、比較例２のスパッタリング試験を行なう前のＩＴＯターゲット表面には波状の表面または間隙に、胡麻状のつぶつぶの屑が無数に存在する。
【００２９】
図６（ａ）および（ｂ）は、同様にＩＴＯターゲット素材の表面仕上げにサンドペーパーを用いて平滑にし、その後エアーブローを実施し、さらに２５ＫＨｚ単周波発振による超音波洗浄を行なって得たターゲット表面の電子顕微鏡写真である。これは比較例３のスパッタリング試験を行なう前のＩＴＯターゲットである。
図６（ａ）および（ｂ）から明らかなように、比較例３のスパッタリング試験を行なう前のＩＴＯターゲット表面には波状の表面または間隙に、胡麻状のつぶつぶの屑が無数に存在する。
【００３０】
図７（ａ）および（ｂ）は、同様にＩＴＯターゲット素材の表面仕上げにサンドペーパーを用いて平滑にし、その後エアーブローを実施し、さらに本発明の、２５〜３００ＫＨｚを２５ＫＨｚ刻みに１２種類の周波数の多重発振による超音波洗浄を行なって得たターゲット表面の電子顕微鏡写真である。これは実施例のスパッタリング試験を行なう前のＩＴＯターゲットである。
図７（ａ）および（ｂ）から明らかなように、本発明の実施例１においては、上記のような波状の表面または間隙に、胡麻状のつぶつぶが殆ど観察されず、表面の清浄度が極めて高いことが容易に理解できる。
【００３１】
ノジュール発生原因の一つとして、ターゲット表面のゴミの存在が挙げられる。ターゲット表面には研削されたＩＴＯの屑などが大量に付着しているが、非常に細かい粒子であるため、エアーブローや単純な超音波洗浄では除去できないことが分かった。本発明の多重発振による超音波洗浄またはこれと上記に説明する仕上げ処理および清浄処理を組み合わせることによって効果的なＩＴＯ研削粉除去が初めて達成された。
【００３２】
ノジュール発生原因の一つとして、ターゲット表面のゴミの存在が挙げられる。ターゲット表面には研削されたＩＴＯの屑などが大量に付着しているが、非常に細かい粒子であるため、エアーブローなどの従来の洗浄処理では除去できないことが分かった。
これに対し、本発明の実施例である多重発振超音波洗浄品では実測によると１８μｍ×２１．５μｍのエリアに存在する平均直径０．２μｍ以上の付着粒子の数は１個であった。
このように、本発明の多重発振超音波洗浄方法又はこれと上記に説明する仕上げ処理及び洗浄処理を組み合わせることによって、従来の洗浄処理では除去できなかった極めて高い洗浄効果が初めて達成された。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
透明導電膜形成用ＩＴＯスパッタリングターゲット表面に大量に付着している研削されたＩＴＯの屑などの、比較的大きな粒から微粒子に至るまでの殆どを除去し、ターゲット表面の清浄化をより一層高め、スパッタリングによる成膜中のノジュールの発生が少なく、異常放電やパーテイクルが生じにくいという優れた効果を有し、ＩＴＯスパッタリングターゲットのクリーニング法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】多重発振させて超音波洗浄を行い、その後にターゲットを連続２０時間スパッタリングした後の、ターゲット表面の外観図である。
【図２】７５ＫＨｚ単周波発振による超音波洗浄を行った後に、ターゲットを連続２０時間スパッタリングした後の、ターゲット表面の外観図である。
【図３】２５ＫＨｚ単周波発振による超音波洗浄を行った後に、ターゲットを連続２０時間スパッタリングした後の、ターゲット表面の外観図である。
【図４】ＩＴＯターゲット素材の表面をサンドペーパーを用いて平滑にし、その後エア
ーブローのみを施したターゲット表面の電子顕微鏡写真である。
【図５】エアーブローを実施し、さらに７５ＫＨｚ単周波発振による超音波洗浄を行って得たターゲット表面の電子顕微鏡写真である。
【図６】エアーブローを実施し、さらに２５ＫＨｚ単周波発振による超音波洗浄を行って得たターゲット表面の電子顕微鏡写真である。
【図７】エアーブローを実施し、さらに本発明の２５〜３００ＫＨｚの間での多重発振による超音波洗浄を行って得たターゲット表面の電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ターゲット
２  ターゲットを装着した装置の周縁部
３  エロージョン部
【図１】
0003576364.tif 000003
【図２】
0003576364.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003576364.tif 000009