37−技術資料−●FPD用スパッタリングターゲット
東京研究所 新材料分野

内海健太郎
長崎 裕一
黒澤聡

示す。当社では、焼結工程でHIP（Hot Isostatic

1．はじめにPress）法を採用している。HIP後に圧延処理を施しスパッタリングターゲットが使用される主たる分野ていないのが当社の特徴であり、これにより、ランダは、FPD（Flat Panel Display）、記録媒体と半導体デム配向で微細な結晶粒を有した焼結体を得ることが可バイスに大別される。東ソーグループでは、東ソー・

能となる（図２−a）。市場には、HIP後に圧延を施しスペシャリティマテリアル（株）（山形県）、TOSOHた圧延品も流通しているが、この場合の焼結体は圧延

SMD Inc.（米、オハイオ州）を２大製造拠点とし、組織を有し、結晶は粗大粒（平均粒径：100μm以上）

東ソー・スペシャリティマテリアルでは主としてとなる（図２−b）。

FPD、記録媒体向けターゲットを、TOSOH SMDでターゲットの組織をランダム組織とすることによりは主として半導体向けターゲットを製造している。

高い成膜速度を得ることができ、また微細結晶組織と近年、FPDの中でもLCD（Liquid Crystal Display）することにより異常放電の起きにくい安定な放電を得

市場は、ノートパソコン、デスクトップモニタ、液晶テレビ、携帯電話、PDA（Parsonal Digital Asistant）
金属Cr原料の普及により急激に成長した。LCD製造に用いられる主なスパッタリングターゲット材料を用途別に表１

前処理に示す。この中で、液晶のTFTアレイとカラーフィル
タアレイの双方に使用され、その使用量が多いCrタ焼結（HIP）

ーゲットとITO（Indium Tin Oxide）ターゲットは、東ソー・スペシャリティマテリアルの主力製品となっ加工ている。
本稿では、これらCrおよびITOターゲットを紹介すボンディングる。

2．Crターゲット
2.1

Crターゲット

当社Crターゲットの特徴

図１

Crターゲット製造工程

当社におけるCrターゲットの製造工程図を図１に
表１
種類

TFT

STN

LCD用ターゲット材料

用途材料

画素電極

ITO

ゲート配線

Cr，Mo，Mo合金，Al，Al合金，Ta，Ti

ソース・ドレイン電極

Cr，Mo，Mo合金，Al，Al合金，Ta，Ti

共通電極

ITO

ブラックマトリクス

Cr，Mo，Ni合金

反射膜・反射電極

Al，Al合金，Ag合金

走査電極

ITO

信号電極

ITO

ブラックマトリクス

Cr，Mo，Ni合金

反射膜・反射電極

Al，Al合金，Ag合金

バリア層

SiO2（ 37 ）

38

TOSOH Research ＆ Technology Review Vol.45（2001）の使用時間と積算アーキング発生回数の関係を示す。
現行品に比べ、大幅な低アーキング化を達成した。

3．ITOターゲット
3.1(a)HIP品（当社品）

図２(b)圧延品

100μm

当社ITOターゲットの特徴

当社におけるITOターゲットの製造工程を図４に示す。成形方法として鋳込み成形法を、焼成工程で常圧

Crターゲット組織写真焼結方法を採用している点に当社の特徴がある。
成形法として一般的な一軸加圧式のプレス法を用いることが可能となる。
2.2

大 型 化

た場合には、型へ粉末を充填する際の粉末の流動性をLCDの製造ラインでは、低コスト化を目的として向上させるため、粉末を顆粒化して使用する。この場マザーガラスサイズの大型化が進行している。これに合、顆粒が堅く形成されると、プレスによって潰れずともないCrターゲットの大型化が進行し、枚葉式対に残りやすくなる。その結果、顆粒の形状の周囲に空応として1200mm角以上、インライン対応として長さ孔が残存する構造となりやすい（図5−a）。一方、鋳1600mm以上の大型ターゲットが要求されている。Cr込み法の場合、微細な原料粉末を顆粒化せずそのままターゲットでは、分割部から発生するパーティクルのスラリー化して型に流し込むため、前述の様な空孔は問題を回避するため、１枚もののターゲットが要求さ形成されず、高品質な焼結体が得ることが可能となるれている。

（図５−b）。

当社では早くから大型化に対応したHIP焼結技術、空孔の少ないターゲットを使用することにより、ノ加工技術、ボンディング技術開発に取り組み、現在ジュールの発生、成膜中のアーキングが少ない安定しHIP法（圧延工程無し）により、前記サイズの枚葉式たITO薄膜の製造が可能となる（ノジュール：ITOタ装置およびインライン装置に対応した１枚ものの大型ーゲットの使用時間の増加にともないターゲット表面ターゲット製造技術を確立し、量産している。
2.3

低パーティクル化

LCDの高精細化が進むのにともない、低パーティITO粉末クルに対する要求も強くなっている。パーティクル付
着量は、スパッタリング時に発生するアーキング（異成形常放電）発生回数と密接な関係があることから、当社
ではアーキングによるターゲットの評価を実施してい焼結る。
現行品の全製造工程を見直し、組織を最適化するこ加工とにより低アーキング（低パーティクル）グレードの開発に成功した。

ボンディング

図３に現行品と今回開発した低アーキンググレード
ITOターゲット

Arcing [a.u.]

図４

ITOターゲット製造工程

従来品開発品(a)プレス法Sputtering Time [a.u.]

図３

図５

Crターゲットのアーキング特性（ 38 ）(b)鋳込み法ITO焼結体の光学顕微鏡写真

東ソー研究・技術報告 第45巻（2001）

39に形成される黒色の突起物）。
また、焼成工程では通常のセラミックスと同様に常圧焼結法、HP（Hot Press）法あるいはHIP（HotIsostatic Press）法等を採用することが可能である。
現在の技術ではいずれの手法を用いても相対密度98％以上の高密度ターゲットが得られている1-3）。しかし、HP法およびHIP法では、大型化への対応が困難であり、また焼結体中のSnの分散性が劣るといった問題点を有するため、常圧焼結法で製造されたものが市場の大部分を占めている。
3.2

低パーティクル化

ITOターゲットにおいてもCrターゲットと同様アーキングによるターゲットの評価を実施している。当社
製ITOターゲットの焼結密度は現行のUHD-Gradeでも99％以上である。この現行品の全製造工程を見直し最適化することによって、さらに低アーキング（低パーティクル）グレード（XD-Grade）の開発に成功した。
図６にUHD-GradeとXD-Gradeの使用時間と積算アーキング発生回数の関係を示す。現行品に比べ、約1／2の低アーキング化を達成した。
3.3

図７

高使用効率ターゲット外観写真

高使用効率化ITOターゲット材の使用効率を向上させる方法として、鋳込み成形法によって実現できる当社独自の高使ようにターゲットの使用効率を向上させることにより、顧客でのターゲット部材に係わるコストの削減が可能となる。

用効率ターゲットをあげることができる。
高使用効率ターゲットとは、図７の写真に示すよう

4．ま と めにターゲットのエロージョン部の厚みを厚くし、非エ以上、LCD用スパッタリングターゲットとして、ロージョン部を薄くしたものである。ターゲットの使用しない部分をあらかじめ取り除いてあるため、ターゲットの使用効率が格段に向上する。具体的例としては、固定磁石型のスパッタリング装置で27％→40％、揺動磁石型の場合で30％→37％にまで向上する。この

当社CrターゲットおよびITOターゲットを中心にその開発経過について述べた。今後のLCD市場の大幅な拡大にともないスパッタリングターゲット市場も飛躍的に成長することが予想される。東ソー・スペシャリ
ティマテリアルでは、急激な市場の成長に連動させて製造設備の増強を計り、ターゲットの安定供給体制を築いている。

UHD GradeArcing [a.u.]

References
XD Grade

１）K. Utsumi, O. Matsunaga and A. Kondo,
ProceedingsofThe

3rdInternational

DisplayWorkshops, 2, FMCp-6, 405（1996）
２）渡辺弘、セラミックス、31（10）、847（1996）
Sputtering Time [a.u.]

図６３）長浜睦久、金丸守賀、水野雅夫、1996年春期応用物理学会講演予稿集、388（1996）

ITOターゲットのアーキング特性（ 39 ）