(57)【要約】  本発明に係るスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットは、電圧を印加する金属電極との接合力に優れ、ひずみ発生を抑制することができ、伝導性を付与することで産業的に広く使用されるＤＣおよびＭＦ電源方式でも安定してプラズマの形成が可能となり、フッ素系高分子を効果的に被着体にスパッタリング蒸着することを可能にする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングチャンバの内部に導入されて蒸着されるフッ素系高分子複合ターゲットであって、
前記フッ素系高分子複合ターゲットは、フッ素系高分子と導電性物質および金属化合物から選択される一つ以上の成分を含む、スパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項２】
前記導電性物質は、伝導性粒子、伝導性高分子および金属成分から選択される一つ以上である、請求項１に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項３】
前記伝導性粒子は、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、カーボンブラック、グラフェン、グラファイトおよびカーボンファイバから選択される一つ以上である、請求項２に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項４】
前記伝導性高分子は、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフルオレン、ポリピレン、ポリアズレン、ポリナフタレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリカルバゾール、ポリインドール、ポリアゼピン、ポリエチレン、ポリエチレンビニレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフラン、ポリセレノフェン、ポリテルロフェンまたはこれらの混合物から選択される一つ以上である、請求項２に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項５】
前記金属成分は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｗ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｐｔ、ＣｒおよびＴａから選択される一つ以上である、請求項２に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項６】
前記金属化合物は、金属有機物、金属酸化物、金属炭素体、金属水酸化物、金属カーボネート、金属バイカーボネート、金属窒化物および金属フッ化物から選択される一つ以上である、請求項１に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項７】
前記フッ素系高分子は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンジフルオライド、フッ化エチレンプロピレンコポリマー、エチレン‐テトラフルオロエチレンコポリマー、エチレン‐クロロトリフルオロエチレンコポリマー、パーフルオロアルコキシコポリマー、ビニルフルオライドホモポリマーゴム、ビニルフルオライドコポリマーゴム、ビニリデンフルオライドホモポリマーゴムおよびビニリデンフルオライドコポリマーゴムから選択される一つ以上である、請求項１に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項８】
前記フッ素系高分子複合ターゲットは、同一または異なる導電性物質または導電性物質と金属化合物との混合成分を含む２層以上の複数層に勾配を有するか、連続した含有量の勾配を有する、請求項１に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項９】
前記フッ素系高分子複合ターゲットは、導電性物質を含むＤＣまたはＭＦ印加型スパッタリングに使用する、請求項１に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項１０】
フッ素系高分子と導電性物質および金属化合物から選択される一つ以上の成分を含む、スパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットの製造方法。
【請求項１１】
前記フッ素系高分子複合ターゲットは、電極の一面にフッ素系高分子と導電性物質を含む接合層およびフッ素系高分子を含む機能層が積層された形態に熱成形されて製造されるか、フッ素系高分子に導電性機能化剤が連続した含有量の勾配を有するように熱成形されて製造される、請求項１０に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットの製造方法。
【請求項１２】
前記機能層は、導電性物質および金属化合物から選択される一つ以上をさらに含む、請求項１１に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットの製造方法。
【請求項１３】
前記フッ素系高分子複合ターゲットは、厚さ方向に導電性物質または導電性物質と金属化合物との混合成分の含有量が高く、被着体の方向には導電性物質または導電性物質と金属化合物との混合成分の含有量が減少するように電極面上に接着されるか、またはその反対に接着される、請求項１０に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットの製造方法。
【請求項１４】
前記フッ素系高分子複合ターゲットは、フッ素系高分子１００重量部に対して前記導電性物質または導電性物質と金属化合物との混合成分を０．０１〜２０００重量部含有する、請求項１０に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットの製造方法。
【請求項１５】
スパッタリングチャンバと、前記チャンバの内部に形成される第１電極印加部と、前記第１電極印加部の上部面に位置する請求項１に記載のフッ素系高分子複合ターゲットと、第２電極印加部と、被着体とを含む、スパッタリング蒸着システム。
【請求項１６】
請求項１に記載のフッ素系高分子複合ターゲットを蒸着チャンバ内に固定するステップと、
前記フッ素系高分子複合ターゲットにＲＦ、ＤＣおよびＭＦから選択されるいずれか一つの印加方式でプラズマを発生させて蒸着するステップとを含む、フッ素系高分子複合ターゲットを用いるスパッタリング方法。
【請求項１７】
前記印加方式としてＤＣおよびＭＦから選択されるいずれか一つの印加方式でプラズマを発生させて蒸着するステップを含む、請求項１５に記載のフッ素系高分子複合ターゲットを用いるスパッタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットに関し、より詳細には、複合機能性を有し、電極との接合力を改善することで安定してプラズマ形成が可能であり、電極との接合力を改善することで安定してプラズマを形成し、安定してプラズマ形成が可能なＲＦスパッタリング工程で使用可能で、且つ、ＭＦまたはＤＣの低い蒸着エネルギーでも迅速に蒸着可能なフッ素系高分子複合ターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ装置は、マルチメディアの発達に伴いその重要性が増大している。これに応じて、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置および有機発光ディスプレイ装置などのフラットパネルディスプレイ装置が商用化している。また、スマートフォン、デジタルＴＶ、タブレットＰＣ、ノートパソコン、ＰＭＰ、ナビゲーションなどの様々なデジタル機器が発売されるに伴い、フラットパネルディスプレイパネルやタッチスクリーンの需要が増加している。
【０００３】
前記フラットパネルディスプレイパネルとしては、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤなどが挙げられる。これらは、軽量、薄型、低電力駆動、フルカラーおよび高解像度実現などの特徴により、各種デジタル機器のディスプレイ装置として広く使用されている。前記タッチスクリーンは、各種フラットパネル表示装置の表示面に設けられ、ユーザが表示装置を見つつ、所望の情報を選択するようにするために用いられる入力装置であり、その需要が増加している。
【０００４】
かかるフラットパネルディスプレイパネルやタッチスクリーンは、全面が外部に露出しており、水分や水分を含有する汚染物によって汚染しやすく、汚染物がついた状態で長期間放置されて固着されると、汚染物の拭き取りが容易でないという問題がある。さらに、ディスプレイパネルやタッチスクリーンは、水分がつくと製品の機能に悪い影響を与えることがあるため、水分から保護する必要がある。
【０００５】
かかる問題を解決するために、これらのディスプレイ装置の表面にフッ素を含有する保護膜を形成して疎水性化する方法が主に用いられている。疎水性表面を実現するためのフッ素系化合物コーティングの具体的な一例としては、フッ素置換アルキル基含有有機ケイ素化合物含有溶液をそのまま容器に入れて加熱し、基材上にその化合物の薄膜を形成する方法（特許文献１、日本特開２００９‐１７５５００号公報）、ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）粉体分散液（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）を耐熱性基板上に塗布した後、融点以上に加熱して粉体を結着し、薄膜を形成する方法（特許文献２、日本特開１９９３‐０３２８１０号公報）がある。また、フッ素含有のシラザン系有機ケイ素化合物を真空下で加熱して光学部材上に蒸着し、成膜する方法（特許文献３、日本特開１９９３‐２１５９０５号公報）などが開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された発明は、原料を所定時間以上加熱した場合、薄膜の耐久性が低下するため、生産可能な膜の厚さが制限されるか、安定して耐久性の高い薄膜を生産することができないという問題がある。特許文献２に開示された発明は、ＰＴＦＥの高い縁融点のため使用可能な装置が限定され、高コストの原因となり、特許文献３に開示された発明は、蒸着装置に導入する前に蒸着源として使用した原料物質が不安定になるため、安定して薄膜を生産することができないという問題がある。
【０００７】
また、疎水性表面を実現するためのさらに他の方法としては、フッ素系界面活性剤を用いる方法がある。疎水性表面特性を実現するために低分子量のフッ素系界面活性剤を導入してフッ化炭素部分が表面によく出るように調節することができるが、耐久性に問題を起こす問題がある。また、高分子量のフッ素系界面活性剤を導入する際に耐久性は改善するが、疎水性の実現が困難となり、コーティングマトリックスとの相分離の問題から表面に外見の問題を起こすことがあり、好ましくない。
【０００８】
前記のような問題を解消するために、近年、湿式工程ではなく、フッ素系高分子を乾式工程によりコーティングするための技術開発が行われている。
【０００９】
フッ素系高分子を乾式工程でコーティングする方法として、最も代表的な例としてスパッタリングが挙げられ、これは、フッ素系高分子の表面に強いプラズマを形成して発生したプラズマがフッ素系高分子の表面に強いエネルギーを付与して分子レベルのフッ素系高分子が表面から脱落し、反対側の被着材の表面に蒸着してコーティングされる工程である。
【００１０】
しかし、高分子樹脂のような絶縁特性を有するスパッタリングターゲットの場合には、直流電源を印加する場合、ターゲット表面に正電荷が集まることになり、印加電圧を弱化させて、入射される衝突粒子のエネルギーが減少するため、蒸着率が非常に低いかプラズマ自体が生成されないという問題がある。したがって、高エネルギーが必要となり、このためには高周波電源方式は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｕｐｐｅｒｔｅｒｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ）を使用するしかなく、ＭＦ（Ｍｉｄ‐ｒａｎｇｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ）やＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ）のような低いエネルギーでスムーズにプラズマを発生させて蒸着することはできない。
【００１１】
さらに、絶縁特性の高いスパッタリングターゲットを用いて高エネルギーのＲＦでスパッタリングする場合にも依然として問題が存在する。すなわち、高周波電源方式は、ＲＦを用いて正（＋）や負（−）の電圧を数十ＭＨｚ（一般的に１３．５６ＭＨｚ）の高い周波数で交互に印加することになり、負電圧の印加の際にはスパッタリングが発生し、正電圧の印加の際にはターゲット表面のカチオンの付着を防ぐ効果を奏することで、アークの発生なしに絶縁体のターゲットをスパッタリングすることができ、多く使用される方式である。しかし、絶縁特性の高いフッ素系高分子ターゲットをＲＦでスパッタリングする場合、負電圧の印加が容易でなく、薄膜の蒸着率が低下することになり、依然として問題がある。これを解決するためには、さらに他の高価の装備である別のインピーダンス（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ、交流抵抗）を調節するマッチングボックス（Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｂｏｘ）の設置が必須として求められるが、依然として前記問題を完全に解決することができない問題があり、工程のコストが過剰に増加する問題によって依然として商業化は品質的な問題およびコストにおいて制限される。
【００１２】
すなわち、高撥水性の高絶縁性であるフッ素系高分子ターゲットを用いて蒸着する場合、高エネルギーが必要なＲＦ工程を採用するしかなく、これを採用する場合、蒸着率が低く、ターゲット表面の温度が高くてターゲットが損傷し、電力を印加する電源供給装置のコストが高く、工程が困難かつ複雑であり、これに関する問題を解決する必要がある。
【００１３】
さらに、フッ素系高分子蒸着工程において高周波電源方式であるＲＦ電源を印加するに伴うフッ素系高分子表面のアーク発生、熱によるターゲット損傷、フッ素系高分子と電圧を印加する金属電極との間でアークなどが発生し、印加電圧に比べて低い効率のプラズマ発生により蒸着率もまた低いという問題などを同時に解決しなければならない。
【００１４】
前記の問題を解決するために、ＭＦやＤＣのような低いエネルギーを用いてスパッタリングする方法が挙げられるが、現実的に、超撥水性かつ超絶縁性のフッ素系高分子を蒸着するための既存のフッ素系高分子ターゲットでは、正常に商業化できる程度の品質または蒸着効率が不可能であった。すなわち、ＭＦやＤＣのような低いエネルギーを用いた既存のフッ素系高分子ターゲットを用いたスパッタリング方法は、蒸着効率が低すぎ、作動（スパッタリング）されず、正常な蒸着が行われないなどの問題がある。
【００１５】
しかし、フッ素系高分子の蒸着のためのフッ素系高分子ターゲットにおいて、従来、ＲＦでスパッタリングする方法の問題を解決すると同時に、ＭＦ（Ｍｉｄ‐ｒａｎｇｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ）およびＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ）を用いた蒸着を可能にする技術を開発した場合、非常に商業性に優れ、様々な面に対する適用可能性が高く、その開発が強力に台頭している。上述のＭＦとＤＣは、数十ＭＨｚの周波数を有するＲＦに比べて、比較的低い数十ＫＨｚの周波数またはそれ以下の周波数を有するため、別のインピーダンスマッチングを必要とせず、装置が簡単で、スパッタリングが可能であれば連続生産も可能であるという利点などを有しており、産業的に活用度の高い方式である。
【００１６】
これに対して、本発明者らは、フッ素系高分子を乾式工程を用いてコーティングする技術として、従来ＲＦ電源の使用に伴うフッ素系高分子表面のアーク発生、熱によるターゲット損傷、フッ素系高分子と電圧を印加する金属電極との間でアークなどが発生し、印加電圧に比べて低い効率のプラズマ発生によって蒸着率もまた低い問題などを解決し、且つＤＣまたはＭＦスパッタリングのような低いエネルギーでも優れた蒸着効率が可能な新たな技術を開発することにより、本発明を完成するに至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】日本特開２００９‐１７５５００号公報
【特許文献２】日本特開１９９３‐０３２８１０号公報
【特許文献３】日本特開１９９３‐２１５９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、本発明者らは、超撥水性を有するフッ素系高分子を従来のＲＦ電源を使用することによるフッ素系高分子表面のアーク発生、熱によるターゲット損傷、フッ素系高分子と電圧を印加する金属電極との間でアークなどが発生し、電極とターゲットとの脱離による不完全蒸着の問題、印加電圧に比べて低い効率のプラズマの発生によって蒸着率もまた低い問題などを解決し、且つＤＣまたはＭＦスパッタリングのような低いエネルギーでも優れた蒸着効率で蒸着が可能な新たなフッ素系高分子複合ターゲットおよびその蒸着方法を開発することにより、本発明を完成するに至った。
【００１９】
すなわち、本発明は、超撥水性および高絶縁性のフッ素系高分子薄膜をＭＦやＤＣのような低いエネルギーでも効果的にスパッタリング可能な新たなスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットを提供することを目的とする。
【００２０】
また、本発明は、代表的な絶縁体として電気エネルギーを容易に印加できないという欠点があるフッ素系高分子薄膜蒸着工程において、以前には前記の様々な問題があるにもかかわらず採用するしかなかった、ＲＦスパッタリング工程での問題の改善だけでなく、ＲＦよりも低いエネルギーであるＭＦおよびＤＣ電源方式でも安定してスパッタリングが可能な新たなフッ素系高分子複合ターゲットを提供することを目的とする。
【００２１】
具体的には、本発明は、既存の非伝導性として高エネルギーが必要なフッ素系高分子薄膜を形成するスパッタリングで高周波数であるラジオ周波数（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を使用するに伴うフッ素系高分子の劣化現象によるフッ素系高分子ターゲットの損傷、フッ素系高分子と電圧を印加する金属電極との間でアークなどの発生により、印加電圧に比べて低い効率のプラズマの発生によって蒸着率の低い問題が生じている点を改善した新たなスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットを提供することを目的とする。
【００２２】
また、本発明は、スパッタリングチャンバで電極上に配置されるフッ素系高分子ターゲットが電極との接着力不良によって接合面が分離するなどの不良な接合力を改善することで、安定してスパッタリング工程を行うことができ、安定してプラズマ形成が可能となり、フッ素系高分子の絶縁破壊防止および高い蒸着率を示す新たなスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットを提供することを目的とする。かかる問題は、特に、ＲＦスパッタリング方法でさらに著しい効果を奏している。
【００２３】
本発明の他の目的は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）だけでなく、ＭＦ（Ｍｉｄ‐ｒａｎｇｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）またはＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）でもフッ素系高分子を安定して被着体にスパッタリング蒸着できるフッ素系高分子複合ターゲットの製造方法を提供することである。
【００２４】
本発明のさらに他の目的は、本発明に係るフッ素系高分子複合ターゲットを用いるためのスパッタリング蒸着システムおよび前記フッ素系高分子複合ターゲットにより蒸着されて製造される成形体を提供することである。
【００２５】
また、本発明は、フッ素系高分子を安定して被着体にスパッタリング蒸着できるフッ素系高分子複合ターゲットを用いたスパッタリング方法を提供することを目的とする。具体的には、本発明に係る様々な様態のフッ素系高分子複合ターゲットをチャンバ内に固定するステップと、前記フッ素系高分子複合ターゲットにＲＦ、ＭＦおよびＤＣから選択されるいずれか一つの印加方式でプラズマを発生させて蒸着するステップとを含むスパッタリング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記の問題を解決するために本発明者らは、フッ素系高分子に導電性物質（機能化剤）と金属化合物から選択される一つ以上の成分を含むフッ素系高分子複合ターゲットを製造することにより、ＲＦ蒸着システムでの前記問題を解決しており、また、フッ素系高分子に導電性物質または導電性物質と金属化合物との混合成分を含有させることにより、前記ＤＣおよびＭＦ蒸着システムでその間に実質的に不可能であった、フッ素系高分子の蒸着が可能であり、著しく速い速度で高い蒸着効率で蒸着可能にすることで本発明を完成した。
【００２７】
すなわち、本発明は、フッ素系高分子に、（１）伝導性粒子、伝導性高分子および金属成分から選択されるいずれか一つまたは二つ以上の導電性物質を含む機能化剤、（２）金属有機物、金属酸化物、金属炭素体、金属水酸化物、金属カーボネート、金属バイカーボネート、金属窒化物および金属フッ化物などから選択される一つ以上の金属化合物（ｍｅｔａｌｌｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ）から選択される一つ以上の成分または（３）前記（１）および（２）の一つ以上の成分の混合成分を含んで製造される蒸着用フッ素系高分子複合ターゲットを提供することにより本発明を完成した。
【００２８】
前記手段により、本発明に係るスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットは、蒸着チャンバの電極との接合がスムーズになり、ＲＦのような高エネルギーを印加してプラズマを発生させても変形しないだけでなく、安定して被着体に高い蒸着率でフッ素系高分子の蒸着が可能で、且つＲＦよりも低い印加エネルギーであるＭＦまたはＤＣ電源方式でも被着体に著しく高い蒸着率で蒸着が可能である。
【００２９】
本発明の一様態によるスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットは、伝導性粒子、伝導性高分子および金属成分などから選択される一つまたは二つ以上の導電性物質である機能化剤を混合する場合、高周波数のラジオ周波数（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＲＦ）を使用することによるフッ素系高分子の劣化現象によるフッ素系高分子ターゲットの損傷が長期に使用しても発生せず、フッ素系高分子と電圧を印加する金属電極との間でアークなどの発生を最小化し、印加電圧に比べて高い効率のプラズマが発生して蒸着率が非常に増加するなど、驚くべき効果を奏する。また、前記構成を採用することにより、フッ素系高分子複合ターゲットは、ターゲット内の伝導性を付与することで、ＲＦだけでなくこれよりも低い電圧であるＭＦおよびＤＣでもフッ素系高分子を安定して蒸着できるだけでなく、既存に不可能であった驚くべき速度で被着体に対するスパッタリング蒸着が可能となり、絶縁破壊を防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００３０】
したがって、本発明の一様態としては、フッ素系高分子と導電性を付与する機能化剤（ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ  ｄｏｐａｎｔ）を含有するスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットを提供する。本発明において前記導電性物質である機能化剤を含む場合、ＲＦ、ＤＣ、及びＭＦのすべてにおいて著しい効果を達成することができ、前記発明の様態は印加するパワーを限定しない。
【００３１】
本発明は、さらに他の様態としては、特にＲＦ方式で蒸着する場合、フッ素系高分子に前記（１）機能化剤および／または（２）金属有機物、金属酸化物、金属炭素体、金属水酸化物、金属カーボネート、金属バイカーボネート、金属窒化物および金属フッ化物などから選択される一つまたは二つ以上の金属化合物を含んで製造され得る。すなわち、ＲＦ印加方式では金属化合物のみを含んでも電極との接着が改善し、前記フッ素系高分子単独で製造したターゲットで発生する問題を解決することができることから、本発明の様態に属する。しかし、金属化合物のみを含む場合、前記導電性機能化剤を含む場合に比べて効果が劣るため、本発明において特にＲＦ印加方式では導電性機能化剤または導電性機能化剤と金属化合物の混合物をさらに優先する。
【００３２】
本発明において低い蒸着エネルギーであるＤＣとＭＦを印加して蒸着する場合、前記金属化合物単独成分のみを含む場合には、蒸着効率がないか著しく低くなり、実質的に蒸着効率が著しく低下して好ましくない。
【００３３】
しかし、上述のように、前記金属化合物を単独で混合して製造されたフッ素系高分子複合ターゲットとしてもＲＦを印加して蒸着する場合には、その金属化合物の混合した面が電極面と対応（電極面に配置）する時には、前記導電性機能化剤を含有するフッ素系高分子複合ターゲットや前記導電性機能化剤と金属化合物の混合成分を含んで製造されるフッ素系高分子複合ターゲットより性能が随分低いが、既存のフッ素系高分子のみからなるフッ素系高分子ターゲットより優れた性能を発揮するため、本発明の技術的範囲に属する。
【００３４】
したがって、本発明においてＲＦを印加して蒸着する場合、本発明のフッ素系高分子複合ターゲットは、前記導電性機能化剤、金属化合物またはこれらの混合成分をいずれも含む発明の様態をすべて含むが、ＤＣまたはＭＦのような相対的にＲＦより低いエネルギーを照射する蒸着方法では導電性機能化剤または導電性機能化剤と金属化合物の混合成分が含まれるフッ素系高分子複合ターゲットを意味し得る。
【００３５】
そのため、本発明の一様態によるフッ素系高分子複合ターゲットは、ＲＦだけでなくＭＦまたはＤＣスパッタリングのためのスパッタリングチャンバの内部の電極面に対するフッ素系高分子の表面接着力を著しく向上させることで、エネルギー印加によってプラズマが発生して蒸着する過程で電極面とフッ素系高分子複合ターゲットの接着面が脱離し、フッ素系高分子複合ターゲットの変形が生じないように強固に固定する役割をすることから、蒸着されるフッ素系高分子成分が被着体にむら無く均一に蒸着されることができる。
【００３６】
また、本発明に係るフッ素系高分子複合ターゲットは、ターゲット内導電性が付与され、ＲＦだけでなくこれよりも低い電圧であるＭＦやＤＣでもフッ素系高分子を安定して被着体に高い蒸着率でスパッタリング可能であり、絶縁破壊を効果的に防止することができる。
【００３７】
以下、本発明では、特別ＲＦとＭＦ、ＤＣプラズマ印加方式で使用するフッ素系高分子複合ターゲットを前記で説明する発明の様態で区分する限り、これを別に分離して説明しないため、これを参考しなければならない。
【００３８】
本発明の一様態によるフッ素系高分子複合ターゲットは相違するかまたは同じ機能化剤および／または金属化合物を含む２層以上の層が積層されて形成される積層勾配を有するか、連続した含有量の勾配を有してもよい。前記勾配は、厚さ方向に機能化剤および／または金属化合物の含有量を高めるものであり、被着体の方向には機能化剤の含有量が減少したり、逆に形成されてもよく、これに限定されるものではない。
【００３９】
本発明は、一例を挙げると、蒸着チャンバの電極の一面に形成された導電性機能化剤および／または金属化合物を含む接合層と前記接合層の他の一面に形成されたフッ素系高分子と機能化剤および／または金属化合物を含む機能層を含むフッ素系高分子複合ターゲットであり得る。
【００４０】
したがって、本発明は、電極面と接して伝導性粒子、伝導性高分子、金属成分またはこれらの混合成分を含む機能化剤および／または金属化合物とフッ素系高分子からなるフッ素系高分子複合ターゲットを提供することができる。
【００４１】
本発明において前記機能化剤は、導電性を有する限り、制限されないが、例えば、伝導性粒子、伝導性高分子および金属成分などを意味する。
【００４２】
本発明の一様態による前記フッ素系高分子複合ターゲットにおいて、前記伝導性粒子の非限定的な一例としては、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、カーボンブラック、グラフェン（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）、グラファイトおよびカーボンファイバなどから選択される一つ以上であってもよい。
【００４３】
また、本発明において、前記伝導性高分子の非限定的な一例としては、ポリアニリン（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、ポリアセチレン（ｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ）、ポリチオフェン（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリピロール（ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ）、ポリフルオレン（ｐｏｌｙｆｌｕｏｒｅｎｅ）、ポリピレン（ｐｏｌｙｐｙｒｅｎｅ）、ポリアズレン（ｐｏｌｙａｚｕｌｅｎｅ）、ポリナフタレン（ｐｏｌｙｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）、ポリフェニレン（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）、ポリフェニレンビニレン（ｐｏｌｙ  ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ）、ポリカルバゾール（ｐｏｌｙｃａｒｂａｚｏｌｅ）、ポリインドール（ｐｏｌｙｉｎｄｏｌｅ）、ポリアゼピン（ｐｏｌｙａｚｅｐｈｉｎｅ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリエチレンビニレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ）、ポリフェニレンスルフィド（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、ポリフラン（ｐｏｌｙｆｕｒａｎ）、ポリセレノフェン（ｐｏｌｙｓｅｌｅｎｏｐｈｅｎｅ）、ポリテルロフェン（ｐｏｌｙｔｅｌｌｕｒｏｐｈｅｎｅ）などから選択される一つ以上であってもよい。
【００４４】
また、本発明の一様態による前記フッ素系高分子複合ターゲットにおいて、前記金属成分の非限定的な一例としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｗ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｃｒ及びＴａなどから選択される一つ以上の金属であってもよい。
【００４５】
本発明の一様態による前記フッ素系高分子複合ターゲットにおいて、前記金属化合物は、金属有機物、金属酸化物、金属炭素体、金属水酸化物、金属カーボネート、金属バイカーボネート、金属窒化物および金属フッ化物などから選択される一つ以上の金属化合物をさらに含んでもよく、前記金属化合物は、制限されないが、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＩＧＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＡＺＯ、ＡＴＯ、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＣｕＦ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＣｕＮ、ＡｌＮなどから選択される一つ以上の金属化合物であってもよく、これに限定されるものではない。
【００４６】
また、本発明の前記フッ素系高分子は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンジフルオライド、フッ化エチレンプロピレンコポリマー、エチレン‐テトラフルオロエチレンコポリマー、エチレン‐クロロトリフルオロエチレンコポリマー、パーフルオロアルコキシコポリマー、ビニルフルオライドホモポリマーゴム、ビニルフルオライドコポリマーゴム、ビニリデンフルオライドホモポリマーゴムおよびビニリデンフルオライドコポリマーゴムなどから選択される一つ以上であってもよいが、これに限定されるものではない。
【００４７】
本発明の一様態による前記フッ素系高分子複合ターゲットは、フッ素系高分子１００重量部に対して、０．０１〜２０００重量部の機能化剤および／または金属化合物を含有してもよい。前記機能化剤に金属化合物を混合する場合には、その組成比は、本発明の導電性を有する限り、制限されず、その割合は、０．１〜９９．９％対９９．９％〜０．１％の重量比で示してもよく、これに制限されない。
【００４８】
また、本発明のさらに他の様態としては、前記フッ素系高分子複合ターゲットが一側表面から他側表面に前記機能化剤および／または金属化合物の含有量を増加または減少させて機能化剤の連続した含有量勾配を形成して作製されてもよい。前記勾配とは、面と面との厚さ方向に前記機能化剤の含有量を連続して勾配または２層以上の複数層に含有量を変化させて勾配を与える形を意味し得る。特に、本発明において前記勾配を与える場合、電極と表面との接着を最大化することができ、且つ被着体に蒸着される機能化剤および／または金属化合物の含有量を最小化するフッ素系高分子複合ターゲットを製造することができ、非常に好ましい。
【００４９】
本発明の一様態において２段階に勾配を与える場合の例を挙げると、金属電極面と接着される第１層は、機能化剤および／または金属化合物の含有量を高くし、その反対の蒸着される面を有する第２層は、機能化剤および／または金属化合物の含有量を無くすか、または前記成分の含有量を第１層の含有量より低くして製造されてもよく、目的に応じて、前記成分の含有量を適宜変形してもよいことは言うまでもない。
【００５０】
本発明の一様態として、前記フッ素系高分子複合ターゲットは、厚さ方向に前記機能化剤および／または金属化合物の含有量が勾配を有するように製造されることが好ましく、特に前記フッ素系高分子ターゲットが電極面上に接着され、電極面に向かって機能化剤および／または金属化合物の含有量が高く、被着体の方向には機能化剤および／または金属化合物の含有量が減少するように電極面上に接着される勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）を有することが、電極面との接着性が改善してスパッタリング効率が高く、接着面が強固に固定されてフッ素系高分子複合ターゲットが変形しないことから、スパッタリングの際に被着体に蒸着される厚さの均一性が改善して好ましい。無論、勾配が前記機能化剤および／または金属化合物を含む限り、逆に接着されたものをも含み得ることは言うまでもない。
【００５１】
以下、本発明のスパッタリング装置について説明する。本発明のスパッタリング装置は、特に制限されないが、例えば、スパッタリングのためのスパッタリングチャンバ、前記チャンバの内部に形成される第１電極印加部、前記第１電極印加部の上部面に位置する本発明に係るスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット、第２電極印加部、前記フッ素系高分子複合ターゲットと第２電極印加部との間または好適な位置に位置する被着体を含むスパッタリング蒸着システムを提供する。
【００５２】
また、本発明の一様態は、上述のフッ素系高分子複合ターゲットを用いて製造された成形体を提供する。この際、前記成形体は、高い水接触角を有する高品質の透明フッ化炭素薄膜であり得る。
【００５３】
また、本発明の一様態は、上述のフッ素系高分子複合ターゲットを用いてフッ素系高分子を安定して被着体に蒸着できるスパッタリング方法を提供する。すなわち、具体的には、前記フッ素系高分子複合ターゲットを蒸着チャンバに固定するステップと、前記フッ素系高分子複合ターゲットにＲＦ、ＭＦおよびＤＣから選択されるいずれか一つの印加方式でプラズマを発生させて蒸着するステップとを含むスパッタリング方法を提供する。
【発明の効果】
【００５４】
本発明に係る前記スパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットは、電圧を印加する金属電極との表面接触角を減少させてフッ素系高分子と電極との優れた接着力を実現することができ、強いエネルギーによって発生するひずみ発生を抑制してフッ素系高分子と電極との接合欠陥の発生を低減することができる。
【００５５】
また、本発明に係る前記スパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットは、伝導性を付与することでＲＦスパッタリングの際に発生し得るターゲットの絶縁破壊を防止し、ＲＦだけでなくＭＦおよびＤＣでも高い蒸着率でスパッタリングが可能であるという利点がある。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下、本発明に係るスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットについて詳述するが、ここで使用される技術用語および科学用語において他の定義がない限り、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が通常理解している意味を有し、下記の説明で本発明の要旨を不明瞭にし得る公知機能および構成に関する説明は省略する。
【００５７】
一般的に、薄膜スパッタリング用ターゲットは、電圧を印加する金属電極に固定して使用する。前記固定の方法として、従来、半田付け、ブレージング、拡散接着、機械的な締結またはエポキシ接着などの方法を使用していたが、ターゲットと金属電極との熱膨張率の差によって接着界面の縁部エッジでせん断欠陥を示すか接着部が分離する問題があり得る。かかる問題は、金属電極とターゲットとの間でアークなどを発生させることがあり、これにより、印加される電圧に比べて低い効率のプラズマを発生させることで、低い蒸着効率を示す。
【００５８】
さらに、従来のフッ素系高分子ターゲットの場合、疎水性の特性および絶縁特性を有することから金属電極とターゲットの表面接触角が高く、これらを固定化するためには、様々な化学的処理が伴われなければならない。また、前記フッ素系高分子ターゲットは、非常に大きい絶縁性を示すため、スパッタリングするためには、ＲＦ（ｒａｄｉｏ‐ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の高周波エネルギーが印加されなければならず、これによりフッ素系高分子ターゲットはそれ自体として変形されるだけでなく、電極面との接合部位に必然に変形が生じるか接合部位の欠陥が発生するしかなく、そのため、被着体の表面に均一に蒸着されなかったり、蒸着効率が非常に劣るしかなかった。
【００５９】
これに対して、本出願人は、スパッタリング用フッ素系高分子ターゲットについて鋭意研究を重ねた結果、フッ素系高分子ターゲット内に伝導性粒子、伝導性高分子、金属成分などの導電性物質（機能化剤）および金属化合物などから選択される一つ以上の成分を含有させることで、電極に対する高い接合力を付与することができ、ＲＦを用いた従来の蒸着でも変形が発生せず、被着体に均一に蒸着するだけでなく、ＭＦやＤＣのようなより産業的に有用な電源方式でも蒸着が非常によく行われ、優れた蒸着効率を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００６０】
本発明は、フッ素系高分子と機能化剤および／または金属化合物を含有するスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットを提供する。
【００６１】
また、本発明は、前記フッ素系高分子複合ターゲットが一側表面から他側表面に前記機能化剤および／または金属化合物の含有量が増加または減少する連続勾配を有するフッ素系高分子複合ターゲットを提供する。前記勾配は、フッ素系高分子複合ターゲットの面と面との厚さ方向に前記機能化剤および／または金属化合物の含有量を連続して異ならせて勾配を与えてもよく、２層以上の複数層に各層の機能化剤および／または金属化合物の含有量を変化させて勾配を与える形態に製造してもよく、これは、様々な目的や機能に応じて調節して製造可能であることは言うまでもない。
【００６２】
また、本発明において、勾配を有するフッ素系高分子複合ターゲットの場合、機能化剤および／または金属化合物の含有量の多い部分が電極と接合し、その反対面が蒸着して被着体と結合することになる。また、段階的勾配を与える場合、例えば、フッ素系高分子複合ターゲットの厚さ方向に２段階の勾配を与える場合、電極面と接する部分（接合層）の厚さは、フッ素系高分子複合ターゲット全体の厚さに対して１〜８０％の厚さであってもよく、好ましくは、５〜２０％の厚さを有してもよく、これに限定されるものではない。この際、前記被着体は、フッ素系高分子複合ターゲットによってフッ素系高分子が蒸着される基材を意味する。
【００６３】
無論、２層に段階的勾配を有するフッ素系高分子複合ターゲットの場合、ＲＦ蒸着方式の場合には、電極面と接する層には機能化剤および／または金属化合物を含むが、反対面の蒸着される部分（機能層）である第２層は、機能化剤および／または金属化合物を含まないフッ素系高分子のみを有してもよい。また、前記第１層と第２層は同じ成分および同じ含有量の機能化剤をまた有してもよく、通常、電極表面と接触する第１層に伝導性を有する機能化剤を含むことが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００６４】
本発明の一様態による前記フッ素系高分子複合ターゲットは、フッ素系高分子１００重量部に対して、前記伝導性粒子、伝導性高分子および金属成分などから選択される一つ以上の導電性物質を０．０１〜２０００重量部含有してもよく、優れた接合力を有するための面から、好ましくは、０．５〜１５００重量部、より好ましくは、１〜１０００重量部含有されることが好ましい。
【００６５】
以下、本発明の様態を示すものであり、これは、本発明を容易に理解し、説明するためのいくつの形態を示すものであって、本発明の技術的思想の範囲内では多様に変更して実施してもよく、これに限定して本発明を解釈してはならない。
【００６６】
本発明の第１様態は、伝導性粒子、伝導性高分子、金属成分などから選択される導電性物質である機能化剤を含むフッ素系高分子複合ターゲットを提供する。
【００６７】
本発明の第２様態は、前記第１様態に金属有機物、金属酸化物、金属炭素体、金属水酸化物、金属カーボネート、金属バイカーボネート、金属窒化物および金属フッ化物などから選択される一つ以上の金属化合物をさらに含むフッ素系高分子複合ターゲットを提供する。
【００６８】
本発明の第３様態は、ＲＦ印加方式で蒸着する場合、金属化合物のみを含むフッ素系高分子複合ターゲットをも含む。
【００６９】
本発明の第４様態は、フッ素系高分子複合ターゲットの厚さ方向に前記機能化剤および／または金属化合物の含有量を変化させて連続して勾配を与えるかまたは複数の層に段階的な勾配を与えるフッ素系高分子複合ターゲットを含む。
【００７０】
本発明の第５様態は、ＲＦ印加方式において、前記第４様態の場合、電極面と接触する方向には、前記機能化剤および／または金属化合物を含み、フッ素系高分子複合ターゲットのその反対面には前記機能化剤および／または金属化合物を含まないフッ素系高分子層である機能層を有するものをも含む。
【００７１】
本発明の第６様態は、前記第４様態において、前記複数の層に形成される積層型勾配を有するフッ素系高分子複合ターゲットにおいて各層の機能化剤および／または金属化合物の成分は同じであってもよく、異なっていてもよい様態をすべて含む。
【００７２】
本発明の具体的な第７様態では、ＭＦやＤＣ印加方式でフッ素系高分子複合ターゲットは、導電性物質である機能化剤を必ず含む様態である。
【００７３】
上述のように、本発明のフッ素系高分子複合ターゲットは、フッ素系高分子に伝導性粒子、伝導性高分子、金属成分などから選択される一つまたは二つ以上の機能化剤および／または金属化合物を含むことで、電圧を印加する電極との表面接触角を減少させて高い表面エネルギーを有することができ、高エネルギーを印加する場合でもフッ素系高分子複合ターゲットの変形が生じない驚くべき効果を有する。また、ＭＦやＤＣなどの電源方式でも前記機能化剤の役割に応じて容易に蒸着され、また蒸着効率においても驚くべき増大をもたらす。
【００７４】
本発明の一様態によるフッ素系高分子複合ターゲットは、絶縁特性を有するフッ素系高分子に導電性物質である機能化剤を含有することでフッ素系高分子複合ターゲットに伝導性を付与し、驚くべきことにＭＦまたはＤＣ電源方式でもスパッタリングができるだけでなく、プラズマ形成効率を増加させて高い蒸着率を実現することができる。
【００７５】
本発明の一様態による前記フッ素系高分子は、フッ素を含有する樹脂類であれば限定されるものではないが、好ましくは、フッ素を含有するオレフィンを重合させた合成樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ、ｐｏｌｙｃｈｌｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリビニリデンジフルオライド（ＰＶＤＦ、ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、フッ化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ、ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、エチレン‐テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ、ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、エチレン‐クロロトリフルオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ、ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｃｈｌｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、パーフルオロアルコキシコポリマー（ＰＦＡ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）などから選択される一つ以上のフッ素系高分子；ビニルフルオライドホモポリマーゴム、ビニルフルオライドコポリマーゴム、ビニリデンフルオライドホモポリマーゴムおよびビニリデンフルオライドコポリマーゴムなどから選択される一つ以上のフッ素ゴム；から選択される一つ以上であってもよく、より好ましくは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、フッ化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ、ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、パーフルオロアルコキシコポリマー（ＰＦＡ、ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）などであってもよく、これに限定されない。
【００７６】
本発明において、前記金属成分の具体的な一例としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｓｉ、Ａｕ、Ｗ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｔａなどであってもよく、好ましくは、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｓｉ、Ａｕ、Ｗ、Ｍｇまたはこれらの混合金属であってもよく、これに限定されるものではない。
【００７７】
また、前記伝導性粒子および伝導性高分子は、伝導性を有する物質であれば限定されるものではなく、前記伝導性粒子の非限定的な一例としては、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏ  ｔｕｂｅ）、カーボンナノファイバ（Ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏ  ｆｉｂｅｒ）、カーボンブラック（Ｃａｒｂｏｎ  ｂｌａｃｋ）、グラフェン（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）、グラファイト（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）、カーボンファイバ（Ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｅｒ）またはこれらの混合物であってもよく、その他の有機伝導性粒子も含んでもよい。この際、前記伝導性粒子の一例であるカーボン系伝導性粒子を使用する場合、フッ化炭素成分を維持しつつ、伝導性を付与することができ、好ましい。
【００７８】
また前記伝導性高分子の非限定的な一例としては、ポリアニリン（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、ポリアセチレン（ｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ）、ポリチオフェン（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリピロール（ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ）、ポリフルオレン（ｐｏｌｙｆｌｕｏｒｅｎｅ）、ポリピレン（ｐｏｌｙｐｙｒｅｎｅ）、ポリアズレン（ｐｏｌｙａｚｕｌｅｎｅ）、ポリナフタレン（ｐｏｌｙｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）、ポリフェニレン（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）、ポリフェニレンビニレン（ｐｏｌｙ  ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ）、ポリカルバゾール（ｐｏｌｙｃａｒｂａｚｏｌｅ）、ポリインドール（ｐｏｌｙｉｎｄｏｌｅ）、ポリアゼピン（ｐｏｌｙａｚｅｐｈｉｎｅ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリエチレンビニレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ）、ポリフェニレンスルフィド（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｓｕｌｆｉｄｅ）、ポリフラン（ｐｏｌｙｆｕｒａｎ）、ポリセレノフェン（ｐｏｌｙｓｅｌｅｎｏｐｈｅｎｅ）、ポリテルロフェン（ｐｏｌｙｔｅｌｌｕｒｏｐｈｅｎｅ）などから選択される一つ以上であってもよく、これに限定されるものではない。
【００７９】
また、本発明の前記金属化合物の具体的な一例としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＩＧＺＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＡＺＯ、ＡＴＯ、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＣｕＦ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＣｕＮ、ＡｌＮなどから選択される一つ以上であってもよく、これに限定されるものではない。
【００８０】
上述のように、前記フッ素系高分子複合ターゲットの機能層は、混合される機能化剤および／または金属化合物の種類および含有量を調節することによって、これを用いて形成された薄膜の機能性をさらに付与することができる。
【００８１】
より詳細には、本発明の一様態によるフッ素系高分子複合ターゲットを用いて形成された薄膜は、基本的に超疎水性、高透明性を維持しつつ、光学的特性に優れ、汚染防止、反射防止、耐化学性および潤滑性などに優れるだけでなく、フッ素系高分子と機能化剤および／または金属化合物の種類や含有量に応じて製造される薄膜の伝導性および強度などの物性を著しく増進させることができる。また、前記フッ素系高分子複合ターゲットは、ターゲット内の向上した伝導性によってより低い電圧でもスパッタリングが可能で低コストで高品質のフッ化炭素含有薄膜を製造できるという利点がある。
【００８２】
これは、従来、フッ素系高分子ターゲットをスパッタリングするために高周波の電源を印加しなければならない工程とは異なり、本発明に係るフッ素系高分子複合ターゲットには伝導性が付与されてＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）だけでなく、ＭＦ（Ｍｉｄｒａｎｇｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）またはＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）でもスムーズにスパッタリングが可能でまたその効率においても非常に高い驚くべき効果を有することになる。
【００８３】
本発明の一実施例によるフッ素系高分子複合ターゲットの一製造例について説明すると、以下のとおりである。
【００８４】
フッ素系高分子と伝導性粒子、伝導性高分子および金属成分から選択される一つまたは二つ以上の伝導性を有する機能化剤および／または金属化合物を所定の混合比で混合して第１混合物を製造するステップと、フッ素系高分子と前記第１混合物に含まれた機能化剤と同一または異なる機能化剤および／または金属化合物を所定の混合比で混合して第２混合物を製造するステップと、前記第１混合物および第２混合物を圧縮成形および熱処理してターゲットを製造するステップと、を含む方法により２段勾配またはその他の複数の層を形成する勾配を有するフッ素系高分子複合ターゲットを製造することができる。前記第１混合物および第２混合物の機能化剤および／または金属化合物の種類および混合比が同一である場合、第２混合物を製造するステップは行われなくても良い。
【００８５】
また、連続勾配を有する場合、フッ素系高分子粉末層の上部に機能化剤または機能化剤と金属化合物を混合した後、弱く振動させて表面の機能化剤が浸透するようにした後、圧縮熱処理して連続勾配を有するフッ素系高分子複合ターゲットを製造することができる。この際、本発明に係るフッ素系高分子複合ターゲットは、スパッタリングチャンバの内部の電極面に接着される面に必ず伝導性を有する機能化剤および／または金属化合物を含むことを特徴とする。この際、ＭＦおよびＤＣ印加方式の場合、導電性機能化剤がフッ素系高分子複合ターゲットが接着される電極の反対面に含まれなければならず、電極面には機能化剤および／または金属化合物が含まれることが好ましく、極端的には、かかる成分が含まれない積層または勾配を有するフッ素系高分子複合ターゲットも電極との接着不良で著しく良好な蒸着効果を示さないが、蒸着速度の面では非常に優れた増大効果を有するため、本発明に含まれ得る。
【００８６】
上述の方法において、前記第１混合物と第２混合物の混合比は目的に応じて調節可能であることは言うまでもなく、金属電極に対する接着力および伝導性を付与するための側面から前記電極面に向かう接合層を形成する第１混合物はフッ素系高分子１００重量部に対して、前記伝導性粒子、伝導性高分子および金属成分から選択される一つ以上の機能化剤および／または金属化合物を０．１〜２０００重量部で含むことができ、好ましくは、１０〜１０００重量部、より好ましくは２０〜５００重量部に含有されたことが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００８７】
本発明の一実施例による前記フッ素系高分子複合ターゲットにおいて、前記電極面の反対面に位置する層である機能層を形成する第２混合物は、フッ素系高分子１００重量部に対して、前記接合層の成分と同種または異種の成分を０．１〜１０００重量部で含有しても良く、高い伝導性およびこれを用いて製造される薄膜の耐久性を向上させるための面において、好ましくは、０．１〜３００重量部、より好ましくは、０．１〜１００重量部で混合することが好ましいがこれに限定されるものではない。
【００８８】
また、前記伝導性粒子、伝導性高分子、金属成分および金属化合物の場合、フッ素系高分子粉末と適切な混和性および均一な組成を有することができる程度のサイズであれば限定されず、好ましくは、１０ｎｍ〜１０００μｍ、好適には、１０ｎｍ〜１００μｍ範囲の平均粒度を有することが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００８９】
また、前記圧縮成形は、制限されないが、好ましくは、１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２で行われることができ、均一で平坦なターゲット表面を実現するための面において、１５０〜４００ｋｇｆ／ｃｍ２で行われることが好ましく、前記熱処理はまた本発明の目的とする範囲では制限されないが、好ましくは２５０〜４５０℃で行われることができ、金型の形状およびサイズに応じて、圧縮成形および熱処理時間は適宜調節可能であることは言うまでもない。
【００９０】
本発明の一様態による伝導性を高めたフッ素系高分子複合ターゲットは、ＲＦ電圧だけでなく、ＭＦまたはＤＣ電圧でも高い蒸着率で蒸着が可能であり、プラズマ形成効率に優れ、安定して被着体にスパッタリング蒸着が可能であり、薄膜蒸着の際に高い蒸着率を実現することができ、既存の高いエネルギー帯の電圧を印加することによる絶縁破壊を防止できるという利点がある。
【００９１】
本発明の一様態による前記被着体は、シリコン、金属、セラミック、樹脂、紙、ガラス、水晶、ファイバ、プラスチック、有機高分子などから選択されてもよく、これに限定されるものではない。また、本発明に係る電極の形状は、制限されず、不均一な表面を有する金属電極に適用する場合にも均一で平坦な薄膜を形成することができる。
【００９２】
上述のように、従来フッ素系高分子ターゲットは、フッ素系高分子の絶縁特性によって、高周波の高いエネルギー帯の電圧を印加することでスパッタリングが行われなければならず、そのため変形が行われ、均一なスパッタリングが不可能となり、電圧を印加する金属電極との接着力が弱くて金属電極の間でアークなどの問題が発生して低い薄膜蒸着率を有することから量産化への適用が困難であった。
【００９３】
これに対し、本発明は、従来高いエネルギー帯の電圧を印加することによるターゲットの欠陥を改善し、ＭＦまたはＤＣ電源方式でも同じ薄膜を実現することができる。また、非常に短時間で大面積の薄膜の製造が可能なロールツーロール工程の実現が可能であり、既存のロールツーロール装備で別の改造費用なくターゲットの交換ですぐ適用が可能であることから商業性にも優れ、工程の単純化および製造コストの削減が可能であるという利点がある。
【００９４】
本発明は、上述の様々な様態によるフッ素系高分子複合ターゲットをチャンバ内に固定するステップと、前記フッ素系高分子複合ターゲットにＲＦ、ＤＣおよびＭＦを印加して蒸着するステップとを含むスパッタリング方法を提供する。この際、前記スパッタリング方法で使用された印加電圧であるＲＦ、ＭＦおよびＤＣは、それぞれ１３．５６ＭＨｚ、５０ＫＨｚおよび１００Ｖで行われたが、これは、本発明の一様態に該当するだけであって、これに限定されない。
【００９５】
また、本発明は、上述のフッ素系高分子複合ターゲットによって製造される成形体を提供する。この際、前記成形体は、高い水接触角を有する高品質の透明フッ化炭素薄膜であってもよく、追加される機能化剤の種類および含有量などに応じて様々な物性を有する薄膜の製造が可能である。
【００９６】
以下、本発明を下記実施例によってさらに具体的に説明する。しかし、これらの実施例は、本発明に関する理解を容易にするためのものであって、いかなる意味でも本発明の範囲がこれらによって制限されない。
【００９７】
本発明において、フッ素系高分子複合ターゲットおよび製造された薄膜の物性は、以下のように測定した。
【００９８】
１．接触角の測定
完成された薄膜の水接触角を接触角測定装置（ＰＨＯＥＩＸ  ３００  ＴＯＵＣＨ，ＳＥＯ社製）を使用して測定した。
【００９９】
２．可視光線透過率の測定
完成された薄膜にＳｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ（Ｕ‐４１００、Ｈｉｔａｃｈｉ社製）を用いて光を照射し、可視光線（５５０ｎｍ）の透過率を測定した。
【０１００】
３．ターゲット付着力
完成されたターゲットをＣｕバックキングプレートとＳｉエラストマー（Ｈａｎｋｅｌ、Ｌｏｃｔｉｔｅ  ＡＢＬＥＳＴＩＫ  ＩＣＰ  ４２９８）を用いて接着した後、接着維持時間を測定した。
【０１０１】
４．ターゲット表面のシート抵抗
完成されたターゲットの表面シート抵抗を４‐ｐｏｉｎｔ  ｐｒｏｂｅ（ＭＣＰ‐Ｔ６１０、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｔｅｃｈ社製）を用いて測定した。
【０１０２】
［実施例１］
粉末ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＤｕＰｏｎｔ  ７ＡＪ）２０ｗｔ％、銅粉末（平均粒径２５μｍ）８０ｗｔ％を用いて電極面と接合する接合層（厚さ１．０ｍｍ）を、前記接合層の上部に形成される蒸着層である機能層はＰＴＦＥ８０ｗｔ％、銅粉末２０ｗｔ％を用いて厚さ５．０ｍｍにした後、金型（横１２０ｍｍ、縦５５ｍｍ、厚さ３０ｍｍ）の上部に順に入れて３００ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で圧縮成形し、３７０℃で熱処理した後、徐々に冷却して加工した後、フッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した。
【０１０３】
前記製造されたフッ素系高分子複合ターゲットを用いてＲＦマグネトロンスパッタリング法（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）で薄膜を蒸着した。この際、基板は、１×２ｃｍ２サイズのＳｉウェハ基板をアセトンとアルコールにそれぞれ５分間超音波洗浄装置を使用して洗浄し、乾燥して準備した。準備した基板は、アルミニウムで作製された基板ホルダー（ｈｏｌｄｅｒ）に耐熱テープを使用して付着し、基板ホルダーをチャンバ内の基板ステージ（ｓｔａｇｅ）に取り付けた後、チャンバを閉めロータリー（ｒｏｔａｒｙ）ポンプ（ｐｕｍｐ）で５０ｍｔｏｒｒまで真空（ｖａｃｕｕｍ）を排気し、低真空作業を完了した後、ｃｒｙｏｇｅｎｉｃポンプで高真空を形成した。常温（２５℃）で基板とターゲットとの距離を２４ｃｍに固定し、パワー（２００Ｗ）とガス（ｇａｓ、Ａｒ）分圧（１０ｍｔｏｒｒ）で１００ｎｍ薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１０４】
前記方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。その結果、前記方法で製造されたフッ素系高分子複合ターゲットは、電極との接着維持時間が著しく上昇し、優れた蒸着効率の実現が可能であることが分かった。これは、電極との接合力が不良で不完全蒸着されるフッ素系高分子だけのターゲットである比較例１の結果と比較したときに、完全に相違するという驚くべき効果であることが分かる。
【０１０５】
また、ＲＦマグネトロンスパッタリング法（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）で薄膜蒸着する際、パワー値による効果を確認するために、２００、３００Ｗでの薄膜蒸着率を確認し、その結果を表２に示した。その結果、薄膜蒸着効率において前記銅成分を使用しない比較例１に比べて、同一時間および同一印加エネルギーによって２．０倍および２．６３倍の蒸着効率（蒸着厚さの差）を示すことが分かった。
【０１０６】
［実施例２］
粉末ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）２０ｗｔ％および銅８０ｗｔ％を用いて接合層（厚さ１．０ｍｍ）を、前記接合層の上部にＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）１００ｗｔ％を用いて機能層（厚さ５．０ｍｍ）を有するフッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した後、前記実施例１の方法と同様、１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１０７】
前記実施例１と同じ方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。
【０１０８】
［実施例３］
粉末ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）８０ｗｔ％および銀（Ａｇ）２０ｗｔ％を均一に混合した後、金型（横１２０ｍｍ、縦５５ｍｍ、厚さ３０ｍｍ）の上部に入れて３００ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で圧縮成形し、３７０℃で熱処理した後、徐々に冷却して加工した後、フッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した後、前記実施例１の方法と同様、１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１０９】
前記実施例１と同じ方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。
【０１１０】
［実施例４］
粉末ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＤｕＰｏｎｔ  ７ＡＪ）８０ｗｔ％および銅（平均粒径２５μｍ）１０ｗｔ％とＴｉＯ２（平均粒径２０μｍ）１０ｗｔ％を均一に混合した後、金型（１２０ｍｍ、縦５５ｍｍ、厚さ３０ｍｍ）の上部に入れて３００ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で圧縮成形して、３７０℃で熱処理した後、徐々に冷却して加工した後、フッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した後、前記実施例１の方法と同様、１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１１１】
前記実施例１と同じ方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。
【０１１２】
［実施例５］
粉末ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＤｕＰｏｎｔ  ７ＡＪ）８０ｗｔ％およびシリコン金属（Ｓｉ、平均粒径２０μｍ）２０ｗｔ％を均一に混合した後、金型（１２０ｍｍ、縦５５ｍｍ、厚さ３０ｍｍ）の上部に入れて３００ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で圧縮成形し、３７０℃で熱処理した後、徐々に冷却して加工した後、フッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した後、前記実施例１の方法と同様、１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１１３】
前記実施例１と同じ方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。
【０１１４】
［実施例６］
粉末ＰＦＡ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ、３Ｍ  Ｄｙｎｅｏｎ  ＰＦＡ  ６５０３）８０ｗｔ％およびアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）２０ｗｔ％を均一に混合した後、金型（１２０ｍｍ、縦５５ｍｍ、厚さ３０ｍｍ）の上部に入れて３００ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で圧縮成形し、３７０℃で熱処理した後、徐々に冷却して加工した後、フッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ）その結果を表１に示した。この際、前記組成のフッ素系高分子複合ターゲットを用いて薄膜を作製する際、蒸着率が若干低下し、同一厚さの薄膜を形成するために、実施例１の蒸着時間より２倍の時間が必要となった。
【０１１５】
［実施例７］
粉末ＦＥＰ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ、３Ｍ  Ｄｙｎｅｏｎ  ＦＥＰ  ６３３８Ｚ）８０ｗｔ％およびカーボンブラック（Ｃａｒｂｏｎ  Ｂｌａｃｋ）２０ｗｔ％を均一に混合した後、金型（１２０ｍｍ、縦５５ｍｍ、厚さ３０ｍｍ）の上部に入れて３００ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で圧縮成形し、３７０℃で熱処理した後、徐々に冷却して加工した後、フッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した後、前記実施例１の方法と同様、１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１１６】
前記実施例１と同じ方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。
【０１１７】
また、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）マグネトロンスパッタリング法（ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）で薄膜蒸着する際、パワー値による効果を確認するために、２００、３００Ｗでの薄膜蒸着率を確認し、その結果を表２に示した。その結果、薄膜蒸着効率において前記カーボンブラック成分を使用しない比較例１に比べて同一時間および同一印加エネルギーによって２．５９倍および２．８６倍の蒸着効率（蒸着厚さの差）を示すことが分かった。
【０１１８】
［実施例８］
粉末ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＤｕＰｏｎｔ  ７ＡＪ）２０ｗｔ％、銅粉末（平均粒径２５μｍ）８０ｗｔ％を用いて電極面と接合する接合層（厚さ１．０ｍｍ）を、前記接合層の上部に形成される蒸着層である機能層はＰＴＦＥ８５ｗｔ％、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ）１５ｗｔ％を用いて厚さ５．０ｍｍにした後、金型（横１２０ｍｍ、縦５５ｍｍ、厚さ３０ｍｍ）の上部に順に入れて３００ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で圧縮成形し、３７０℃で熱処理した後、徐々に冷却して加工した後、フッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した。
【０１１９】
前記製造されたフッ素系高分子複合ターゲットを用いて、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）マグネトロンスパッタリング（ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）電源方式で薄膜を蒸着した。この際、基板は、１×２ｃｍ２サイズのＳｉウェハ基板をアセトンとアルコールでそれぞれ５分間超音波洗浄装置を使用して洗浄し、乾燥して準備した。準備した基板はアルミニウムで作製された基板ホルダー（ｈｏｌｄｅｒ）に耐熱テープを使用して付着し、基板ホルダーをチャンバ内の基板ステージ（ｓｔａｇｅ）に取り付けた後、チャンバを閉め、ロータリー（ｒｏｔａｒｙ）ポンプ（ｐｕｍｐ）で５０ｍｔｏｒｒまで真空（ｖａｃｕｕｍ）を排気し、低真空作業を完了した後、ｃｒｙｏｇｅｎｉｃポンプで高振空を形成した。常温（２５℃）で基板とターゲットとの距離を２４ｃｍに固定し、パワー（２００Ｗ）とガス（ｇａｓ）分圧（１０ｍｔｏｒｒ）で１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１２０】
前記方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。その結果、前記方法で製造されたフッ素系高分子複合ターゲットは、優れた接着維持時間およびシート抵抗で導電性を充分に維持しつつ、電極との接着維持時間が著しく上昇することが分かった。これは、導電性を示さず実質的に蒸着されないか不完全蒸着されるフッ素系高分子のみのターゲットである比較例１の結果と比較するときに完全に相違するという驚くべき効果であることが分かる。
【０１２１】
また、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）マグネトロンスパッタリング法（ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）で薄膜蒸着する際、パワー値による効果を確認するために、２００、３００Ｗでの薄膜蒸着率を確認し、その結果を表２に示した。その結果、薄膜蒸着効率において前記カーボンナノチューブと銅成分を使用しない比較例１に比べて同一時間および同一印加エネルギーによって６．６倍および９倍の驚くべき蒸着効率（蒸着厚さの差）を示すことが分かった。
【０１２２】
［実施例９］
前記実施例８のフッ素系高分子複合ターゲットを用いて、ＭＦ（Ｍｉｄ‐ｒａｎｇｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）マグネトロンスパッタリング（ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）電源方式でパワー２００Ｗの条件で前記実施例８の方法と同様、１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１２３】
前記方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。
【０１２４】
また、ＭＦマグネトロンスパッタリング法（Ｍｉｄ‐ｒａｎｇｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）で薄膜蒸着する際、パワー値による効果を確認するために、２００、３００Ｗでの薄膜蒸着率を確認し、その結果を表２に示した。その結果、薄膜蒸着効率において前記カーボンナノチューブと銅成分を使用しない比較例１に比べて同一時間および同一印加エネルギーによって３．２倍および３．３倍の驚くべき蒸着効率（蒸着厚さの差）を示すことが分かった。
【０１２５】
［実施例１０］
粉末ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＤｕＰｏｎｔ  ７ＡＪ）８５ｗｔ％、グラファイト（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）１５ｗｔ％を用いてフッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した。また、実施例９と同様、ＭＦ電源方式で２００Ｗの条件で１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１２６】
前記方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。
【０１２７】
［実施例１１］
粉末ＦＥＰ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ、３Ｍ  Ｄｙｎｅｏｎ  ＦＥＰ  ６３３８Ｚ）９０ｗｔ％、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ）１０ｗｔ％を用いてフッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した。そして実施例９と同様、ＭＦ電源方式で２００Ｗの条件で１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１２８】
前記方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。
【０１２９】
［実施例１２］
粉末ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＤｕＰｏｎｔ  ７ＡＪ）８０ｗｔ％、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ）１０ｗｔ％、酸化シリカ（ＳｉＯ２）１０ｗｔ％を用いてフッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した。また、実施例９と同様、ＭＦ電源方式で２００Ｗの条件で１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１３０】
前記方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。
【０１３１】
［実施例１３］
粉末ＰＦＡ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ、３Ｍ  Ｄｙｎｅｏｎ  ＰＦＡ  ６５０３）６０ｗｔ％、粉末ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＤｕＰｏｎｔ  ７ＡＪ）３０ｗｔ％、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ）１０ｗｔ％を用いてフッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した。また、実施例９と同様、ＭＦ電源方式で３００Ｗの条件で１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１３２】
前記方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。
【０１３３】
［実施例１４］
粉末ＰＦＡ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ、３Ｍ  Ｄｙｎｅｏｎ  ＰＦＡ  ６５０３）９９ｗｔ％、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ）１ｗｔ％を用いてフッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した。また、実施例９と同様、ＭＦ電源方式で２００Ｗの条件で１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１３４】
前記方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。
【０１３５】
［実施例１５］
粉末ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＤｕＰｏｎｔ  ７ＡＪ）９５ｗｔ％、ポリピロール（ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ）５ｗｔ％、またドーパント（ｄｏｐａｎｔ）としてＤＢＳＡ（Ｄｏｄｅｃｙｌ  Ｂｅｎｚｅｎｅ  Ｓｕｌｆｏｎｉｃ  Ａｃｉｄ）０．１ｍｏｌ％を用いてフッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した。また、実施例９と同様、ＭＦ電源方式で２００Ｗの条件で１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１３６】
前記方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。
【０１３７】
［実施例１６］
前記実施例８の機能層の組成の代わりにＰＴＦＥ６５ｗｔ％、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ）１５ｗｔ％、銀（Ａｇ）２０ｗｔ％に変更し、フッ素系高分子複合ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した。また、実施例９と同様、ＭＦ電源方式で２００Ｗの条件で１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１３８】
前記方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示した。
【０１３９】
［比較例１］
反応容器にＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）１００ｗｔ％を均一に混合した後、金型（１２０ｍｍ、縦５５ｍｍ、厚さ３０ｍｍ）の上部に入れて３００ｋｇｆ／ｃｍ２の条件で圧縮成形し、３７０℃で熱処理した後、徐々に冷却して加工した後、フッ素系高分子ターゲット（直径４インチ、厚さ６ｍｍ）を製造した。
【０１４０】
前記方法で製造されたフッ素系高分子ターゲットを用いて、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）マグネトロンスパッタリング法（ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）で薄膜を蒸着した。この際、実施例１で記述したのと同じ方法で１００ｎｍの薄膜（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）を作製した。
【０１４１】
また、同じターゲットでＭＦとＤＣ方式でスパッタリングを試みたが、プラズマ放電が発生せず、薄膜蒸着が不可能であった。
【０１４２】
前記方法で製造された薄膜の物性を確認するために、接触角、可視光線透過率、ターゲット付着力およびターゲットの表面シート抵抗を測定し、その結果を表１に示し、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）マグネトロンスパッタリング法（ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）で薄膜蒸着する際、パワー値による効果を確認するために、２００、３００Ｗでの薄膜蒸着率を確認し、その結果を表２に示した。
【０１４３】
【表１】
2018507323.tif 000002
【０１４４】
前記表１に示すように、本発明に係るフッ素系高分子複合ターゲットは、高い表面接触角と優れた可視光線透過率を有するだけでなく、伝導性粒子、伝導性を有する機能化剤を含有することで金属電極に対する優れた接合力とシート抵抗性を有することを確認し、これにより、向上したスパッタリング効率を有するスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットを製造できることを確認することができた。
【０１４５】
また、本発明に係るフッ素系高分子複合ターゲットの場合、高エネルギーを印加するスパッタリング後にも形態の変形がなかったが、比較例１の場合、ターゲットのひずみ程度が大きく、目視でも金属電極との接合性が低下することが分かった。
【０１４６】
【表２】
2018507323.tif 000003
【０１４７】
前記表２に示すように、本発明に係るフッ素系高分子複合ターゲットを蒸着チャンバの電極との接合力が向上したフッ素系高分子複合ターゲットを用いることで、高エネルギーを印加してプラズマを発生させることによっても変形が生じず、安定して固定されることは言うまでもなく、伝導性を付与することで向上したプラズマ効率を有し、被着体に対する著しく高い蒸着率を示すことを確認することができた。
【０１４８】
すなわち、本発明に係るフッ素系高分子複合ターゲットは、従来、ＲＦスパッタリング時の問題を解決し、且つより低いエネルギー帯のＭＦまたはＤＣマグネトロンスパッタリングでも蒸着が可能であるだけでなく、ＲＦ電源方式に比べて著しく高い蒸着率を示すことを確認することができた。
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月31日(2017.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングチャンバの内部に導入されて蒸着されるフッ素系高分子複合ターゲットであって、
前記フッ素系高分子複合ターゲットは、フッ素系高分子と導電性物質および金属化合物から選択される一つ以上の成分を含む、スパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項２】
前記導電性物質は、伝導性粒子、伝導性高分子および金属成分から選択される一つ以上である、請求項１に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項３】
前記伝導性粒子は、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、カーボンブラック、グラフェン、グラファイトおよびカーボンファイバから選択される一つ以上である、請求項２に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項４】
前記伝導性高分子は、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフルオレン、ポリピレン、ポリアズレン、ポリナフタレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリカルバゾール、ポリインドール、ポリアゼピン、ポリエチレン、ポリエチレンビニレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフラン、ポリセレノフェン、ポリテルロフェンまたはこれらの混合物から選択される一つ以上である、請求項２に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項５】
前記金属成分は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｗ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｐｔ、ＣｒおよびＴａから選択される一つ以上である、請求項２に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項６】
前記金属化合物は、金属有機物、金属酸化物、金属炭素体、金属水酸化物、金属カーボネート、金属バイカーボネート、金属窒化物および金属フッ化物から選択される一つ以上である、請求項１に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項７】
前記フッ素系高分子は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンジフルオライド、フッ化エチレンプロピレンコポリマー、エチレン‐テトラフルオロエチレンコポリマー、エチレン‐クロロトリフルオロエチレンコポリマー、パーフルオロアルコキシコポリマー、ビニルフルオライドホモポリマーゴム、ビニルフルオライドコポリマーゴム、ビニリデンフルオライドホモポリマーゴムおよびビニリデンフルオライドコポリマーゴムから選択される一つ以上である、請求項１に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項８】
前記フッ素系高分子複合ターゲットは、同一または異なる導電性物質または導電性物質と金属化合物との混合成分を含む２層以上の複数層に勾配を有するか、連続した含有量の勾配を有する、請求項１に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項９】
前記フッ素系高分子複合ターゲットは、導電性物質を含むＤＣまたはＭＦ印加型スパッタリングに使用する、請求項１に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲット。
【請求項１０】
フッ素系高分子と導電性物質および金属化合物から選択される一つ以上の成分を含む、スパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットの製造方法。
【請求項１１】
前記フッ素系高分子複合ターゲットは、電極の一面にフッ素系高分子と導電性物質を含む接合層およびフッ素系高分子を含む機能層が積層された形態に熱成形されて製造されるか、フッ素系高分子に導電性機能化剤が連続した含有量の勾配を有するように熱成形されて製造される、請求項１０に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットの製造方法。
【請求項１２】
前記機能層は、導電性物質および金属化合物から選択される一つ以上をさらに含む、請求項１１に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットの製造方法。
【請求項１３】
前記フッ素系高分子複合ターゲットは、厚さ方向に導電性物質または導電性物質と金属化合物との混合成分の含有量が高く、被着体の方向には導電性物質または導電性物質と金属化合物との混合成分の含有量が減少するように電極面上に接着されるか、またはその反対に接着される、請求項１０に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットの製造方法。
【請求項１４】
前記フッ素系高分子複合ターゲットは、フッ素系高分子１００重量部に対して前記導電性物質または導電性物質と金属化合物との混合成分を０．０１〜２０００重量部含有する、請求項１０に記載のスパッタリング用フッ素系高分子複合ターゲットの製造方法。
【請求項１５】
スパッタリングチャンバと、前記チャンバの内部に形成される第１電極印加部と、前記第１電極印加部の上部面に位置する請求項１に記載のフッ素系高分子複合ターゲットと、第２電極印加部と、被着体とを含む、スパッタリング蒸着システム。
【請求項１６】
請求項１に記載のフッ素系高分子複合ターゲットを蒸着チャンバ内に固定するステップと、
前記フッ素系高分子複合ターゲットにＲＦ、ＤＣおよびＭＦから選択されるいずれか一つの印加方式でプラズマを発生させて蒸着するステップとを含む、フッ素系高分子複合ターゲットを用いるスパッタリング方法。
【請求項１７】
前記印加方式としてＤＣおよびＭＦから選択されるいずれか一つの印加方式でプラズマを発生させて蒸着するステップを含む、請求項１６に記載のフッ素系高分子複合ターゲットを用いるスパッタリング方法。
【国際調査報告】
2018507323.tif 000004
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