スパッタリングターゲットとそれを用いたＳｉ酸化膜およびその製造方法、ディスプレイ装置
Ｓｉスパッタリングターゲットは、スパッタ面の結晶面方位をＸ線回折法で測定した際に、Ｓｉの（１１１）面のピーク強度（Ｉ（１１１））と（２２０）面のピーク強度（Ｉ（２２０））の比率（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））が１．８±０．３の範囲である。Ｓｉスパッタリングターゲットは、例えば相対密度が７０％以上９５％以下の範囲のＳｉ焼結材を具備する。このようなＳｉスパッタリングターゲットによれば、Ｓｉ酸化膜等のスパッタ膜の膜厚特性や成膜コスト等を改善することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学薄膜用Ｓｉ酸化膜の形成等に用いられるスパッタリングターゲットとそれを用いたＳｉ酸化膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディスプレイ装置としては陰極線管（ＣＲＴ）を使用した装置が広く使用されてきた。ＣＲＴはある程度以上の設置スペースが必要とされることから、軽量・薄型のディスプレイ装置として液晶表示装置が急速に普及している。液晶表示装置は携帯電話やＰＤＡ等の表示部、パソコン用モニタ、家庭用テレビを始めとする各種家電製品に使用されている。また、自発光タイプのディスプレス装置としては、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）が実用化されている。さらに、電界放出型冷陰極等の電子放出素子を用いた表示装置、いわゆる電界放出型表示装置（ＦＥＤ）の実用化も進められている。
【０００３】
上述したようなディスプレイ装置には、当然ながら見やすさが第一に要求される。このため、コントラストの低下要因となる背景の映り込みを防止するために、画面の表面反射を抑制する必要がある。そこで、ディスプレイ装置の表面には一般に反射防止処理が施されている。反射防止膜は高低の屈折率の異なる薄膜を光学設計により交互に積層することで、反射光を干渉させて反射率を減衰させるものである。このような反射防止膜の成膜方法としては主に蒸着法やゾル・ゲル法が採用されてきたが、最近では生産能力と膜厚の制御性の観点からスパッタリング法が採用され始めている。
【０００４】
反射防止膜の構成材料には、高屈折率膜としてＴａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等の酸化膜が、低屈折率膜としてＳｉの酸化膜が主に用いられている（例えば特許文献１〜３等参照）。Ｓｉ酸化膜の成膜方法としては、（１）Ｓｉターゲットを用いてＡｒとＯ２の混合ガス雰囲気中で反応性スパッタする方法、（２）Ｓｉターゲットを用いて形成したＳｉ膜をプラズマ酸化する方法、（３）ＳｉＯｘターゲットを用いてスパッタ成膜する方法等が知られている。一般的には（１）と（２）の成膜方法が採用されており、溶解法で作製された単結晶または多結晶のＳｉターゲットが用いられている。
【０００５】
ところで、反射防止膜用薄膜等の光学薄膜にとっては、特に屈折率が重要となる。しかも、反射防止膜を適用するディスプレス装置、さらには携帯電話、自動車、建築材料等の分野は大量生産が必要とされるため、同レベルの屈折率を有する薄膜を効率よくかつ安定的に形成することが求められている。ここで、薄膜の屈折率はその膜厚に強く依存するため、スパッタリング法で反射防止膜用薄膜を形成する工程においては、膜厚の安定性を高める必要がある。特に、スパッタリングターゲットのライフエンド近くまで薄膜の膜厚のバラツキを抑えることが重要になる。
【０００６】
従来のＳｉターゲットを用いたＳｉ酸化膜の形成工程においても、薄膜の膜厚を管理するために成膜速度の制御等が行われている。しかしながら、従来の溶解材からなるＳｉターゲットではライフエンドに近くなるにしたがって成膜速度が低下していく傾向がある。このような成膜速度の変化に伴って、膜厚の面内分布にバラツキが生じる。薄膜の屈折率はその膜厚に強く依存するため、膜厚の面内分布にバラツキが生じていると反射防止効果の均一性が損なわれることになる。このように、従来のＳｉターゲットを用いて成膜したＳｉ酸化膜は、反射防止膜の特性の低下や不均一化等の要因になっている。
【０００７】
さらに、従来の溶解材からなるＳｉターゲットは、Ｓｉ酸化膜の成膜速度自体が遅いという問題を有している。成膜速度はＳｉ酸化膜ひいては反射防止膜等の生産コストに直接的に影響する。加えて、従来の溶解材からなるＳｉターゲットは、使用頻度が低い段階、例えばＳｉターゲットの厚みに対するエロージョン深さが１／４に満たない段階で割れが生じやすいという問題を有している。このような成膜速度の遅さやＳｉターゲットの早期の割れは、Ｓｉ酸化膜の成膜コストや不良発生率の増加要因となっている。
【特許文献１】国際公開第９７／０８３５９号パンフレット
【特許文献２】特開平１１−１７１５９６号公報
【特許文献３】特開２００２−３３８３５４号公報
【発明の開示】
【０００８】
本発明の目的は、Ｓｉ酸化膜の膜厚特性等の向上を図ると共に、成膜コストや不良発生率の低減等を図ることを可能にしたスパッタリングターゲットを提供することにある。本発明の他の目的は、そのようなスパッタリングターゲットを用いることによって、成膜コストおよび不良発生率の低減を図ると共に、膜厚分布や膜特性等を均一化することを可能にしたＳｉ酸化膜の製造方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の第１のスパッタリングターゲットは、Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、前記ターゲットのスパッタ面の結晶面方位をＸ線回折法で測定した際のＳｉの（１１１）面のピーク強度（Ｉ（１１１））と（２２０）面のピーク強度（Ｉ（２２０））の比率（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））が１．８±０．３の範囲であることを特徴としている。
【００１０】
本発明の第２のスパッタリングターゲットは、Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、ビッカース硬さでＨｖ３００以上Ｈｖ８００以下の範囲の硬度を有することを特徴としている。
【００１１】
本発明の第３のスパッタリングターゲットは、Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、相対密度が７０％以上９５％以下の範囲のＳｉ焼結材を具備することを特徴としている。
【００１２】
本発明の第４のスパッタリングターゲットは、Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、酸素含有量が０．０１質量％以上１質量％以下の範囲であることを特徴としている。
【００１３】
本発明のＳｉ酸化膜の製造方法は、上述した本発明のスパッタリングターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気中でスパッタ成膜してＳｉ酸化膜を形成する工程を具備することを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。本発明の一実施形態によるスパッタリングターゲットは実質的にＳｉからなる。この実施形態のスパッタリングターゲット（Ｓｉターゲット）は、例えば反射防止機能、波長分離機能、波長合成機能等を有する光学薄膜もしくはその構成膜として好適なＳｉ酸化膜（ＳｉＯ２膜等）の形成等に使用されるものである。反射防止機能を有する光学薄膜としては、高屈折率膜と低屈折率膜とを光学設計に基づいて交互に積層した多層膜が挙げられる。反射防止膜の構成膜において、Ｓｉ酸化膜は低屈折率膜として利用されるものである。
【００１５】
このようなスパッタリングターゲット（Ｓｉターゲット）において、スパッタ面はＳｉの結晶方位比率が以下のように制御されている。すなわち、スパッタ面の結晶面方位をＸ線回折法で測定した際に、Ｓｉの（１１１）面のピーク強度（Ｉ（１１１））と（２２０）面のピーク強度（Ｉ（２２０））の比率（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））が１．８±０．３の範囲となるように、スパッタ面の結晶方位比率が制御されている。ここで、Ｓｉの（１１１）面と（２２０）面はＪＣＰＤＳカードに記載されているＳｉの結晶面方位の中で、高いピーク強度を示す結晶面である。例えば、単結晶Ｓｉは（１１１）配向することが一般的である。
【００１６】
Ｓｉの（１１１）面と（２２０）面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））が１．８±０．３の範囲であるということは、以下に詳述するように、スパッタ面の結晶面方位が実質的に無配向な状態（ランダムな状態）であることを示すものである。このようなスパッタ面のＳｉの結晶方位制御（ランダム化）に基づいて、スパッタ成膜した膜の膜面内における膜厚のバラツキを低減することが可能となる。さらに、スパッタ成膜時の成膜速度のバラツキ、さらには成膜速度に依存する膜厚のバラツキを低減することができる。
【００１７】
すなわち、従来の溶解材によるＳｉターゲットは単結晶材のみならず、多結晶材であっても（１１１）面に配向していることが一般的である。この場合の（１１１）面と（２２０）面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は５．５±１．２程度となる。また、各種のスパッタリングターゲットとして焼結材を適用することが行われている。しかし、この場合には相対密度が９９％以上というような高密度材、すなわち溶解材に近い密度を有する焼結材を用いることが一般的である。このような高密度の焼結材をＳｉターゲットに適用した場合、溶解材に比べて（１１１）配向性が低下するものの、それでもピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は４．５±１．２程度となる。
【００１８】
特定の結晶面（例えば（１１１）面）に対する配向性が強いＳｉターゲットを用いてスパッタ成膜を実施した場合、膜厚の面内分布にバラツキが生じやすいことが確認されている。すなわち、スパッタ粒子の放出角度は結晶面により異なる。このため、特定の結晶面への配向性が強いＳｉターゲットを用いると、スパッタ粒子が特定の飛翔角度（飛翔方向）を有することになる。従って、スパッタ成膜した膜の面内位置によって、スパッタ粒子の堆積度合いに差が生じてしまう。さらに、特定面に配向したＳｉターゲットを用いて成膜を続けていくと、エロージョン部が傾斜をもって削られるため、スパッタ粒子は徐々に広範囲に飛散するようになる。これは成膜速度の低下要因となる。
【００１９】
これらがスパッタ膜の膜面内における膜厚のバラツキ、また膜厚の経時的なバラツキの原因と考えられる。例えば、従来の溶解材からなるＳｉターゲットを用いた場合の膜厚の面内バラツキは５％程度である。また、高密度焼結材からなるＳｉターゲットを用いた場合においても、膜厚の面内バラツキは４％程度となる。このようなことから、膜厚の面内バラツキや経時的なバラツキを低減するためには、Ｓｉターゲットのスパッタ面を特定面に配向させないこと、つまり集合組織にしないことが重要となる。これによって、スパッタ粒子の飛翔方向（飛翔角度）が特定方向に偏ることを改善することができる。さらに、スパッタ粒子の飛散角度が経時的に拡大することを抑制することが可能となる。
【００２０】
そこで、この実施形態のスパッタリングターゲット（Ｓｉターゲット）は、スパッタ面の結晶方位比率を（１１１）面のピーク強度と（２２０）面のピーク強度を基準として、これらの結晶面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））を１．８±０．３の範囲に制御している。ここで、Ｓｉの無配向状態を示すＳｉ粉末のＸ線回折結果（ＪＣＰＤＳカードによる）において、（１１１）面と（２２０）面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は１．８であり、この状態に近似させることで無配向状態に近いスパッタ面を実現することができる。
【００２１】
スパッタ面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））が１．８±０．３（１．５〜２．１）の範囲のＳｉターゲットによれば、スパッタ粒子の飛翔角度（飛翔方向）がランダムに近い状態となるため、スパッタ膜の膜厚の面内バラツキや経時的なバラツキを低減することができる。例えば、膜厚の面内バラツキが１％以下のスパッタ膜（Ｓｉ酸化膜等）を実現することが可能となる。ピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））が１．５未満もしくは２．１を超える場合には、スパッタ粒子の飛翔方向に偏りが生じたり、またスパッタ粒子の飛散角度が経時的に拡大するため、スパッタ膜の膜厚の面内バラツキや経時的なバラツキが増加する。スパッタ面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は１．８±０．２の範囲であることがより好ましく、さらに好ましくは１．８±０．１の範囲である。
【００２２】
なお、スパッタ面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は、スパッタ面のＸ線回折パターンから（１１１）面および（２２０）面のピーク強度を求め、これらピーク強度の比率を示すものである。ピーク強度比は以下のようにして求めるものとする。例えば、ターゲットが円盤状の場合、ターゲットの中心部（１個所）、中心部を通り円周を均等に分割した４本の直線上の中心部から５０％の距離の各位置（計８個所）、および中心部から９０％の距離の各位置（計８個所）の合計１７個所からそれぞれ試験片を採取する。これら１７個の試験片のＸ線回折パターンからピーク強度比をそれぞれ求める。これらピーク強度比の平均値を、本発明におけるピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））とする。
【００２３】
また、各試験片のＸ線回折は、試験片の表面を＃１２０から研磨を行って、＃４０００で仕上げした表面に対して、ＸＲＤ装置（理学社製ＲＡＤ−Ｂ）を用いて実施するものとする。具体的なＸ線回折の測定条件は、例えばＸ線：Ｃｕ−κα１、測定角度：３０〜１１０°、管電圧：５０Ｖ、管電流：１００Ａ、スキャンスピード：５°／ｍｉｎ、スキャンステップ：０．０５°、発散スリット：１ｄｅｇ、散乱スリット：１ｄｅｇ、受光スリット：０．１５ｍｍ、走査モード：連続、走査軸：２θ／θ、オフセット：０°、固定角：０°、ゴニオメータ：縦型ゴニオメータ２軸、とする。
【００２４】
上述したようなピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））を有するスパッタ面を実現する上で、スパッタリングターゲットは相対密度が７０〜９５％の範囲のＳｉ焼結材で構成することが好ましい。Ｓｉターゲットを構成するＳｉ焼結材を、相対密度が９５％を超える状態まで高密度化すると、その過程で特定の結晶面に配向しやすくなる。一方、Ｓｉ焼結材の相対密度が７０％未満では焼結材の強度が不足して、ターゲット形状に加工する際に割れや欠け等が生じやすくなる。これはＳｉターゲットの製造コストの増大要因となる。
【００２５】
さらに、相対密度が７０〜９５％の範囲のＳｉ焼結材を具備するスパッタリングターゲットは、スパッタ時の成膜速度の向上にも寄与する。すなわち、比較的相対密度が低いＳｉターゲットによれば、ターゲット表面の見掛け上の表面積が増大することから、Ａｒイオン等によりスパッタされる面積が大きくなる。その結果としてスパッタ時の成膜速度を高めることができる。特に、Ｓｉターゲットによる酸素のトラップが成膜速度の低下の一因と考えられることから、スパッタされる面積を増大させることでＳｉ酸化膜の成膜速度をより効果的に高めることができる。
【００２６】
Ｓｉターゲットの相対密度が９５％を超える場合には、スパッタ面積の増大による成膜速度の向上効果を十分に得ることができない。なお、従来の溶解材によるＳｉターゲットは、単結晶材および多結晶材のいずれにおいても相対密度が約１００％であり、これが成膜速度の遅さの一因と考えられる。各種のスパッタリングターゲットとして焼結材を適用することが行われている。この場合には相対密度が例えば９９％以上の高密度材、すなわち溶解材に近い密度を有する焼結材を用いることが一般的である。よって、従来の焼結材からなるスパッタリングターゲットにおいては、溶解材ターゲットと同様に、ターゲットの高密度化が成膜速度の低下要因になっていたものと考えられる。
【００２７】
一方、Ｓｉターゲットの相対密度が７０％未満の場合には強度が不足するだけでなく、パーティクルやダスト等の発生も多くなり、Ｓｉ酸化膜の品質低下等を招くおそれがある。Ｓｉターゲットの相対密度は８０〜９５％の範囲とすることがより好ましい。このような相対密度を有するＳｉターゲットを用いることによって、成膜速度の向上を図ると共に、高品質のＳｉ酸化膜を再現性よく得ることができる。Ｓｉターゲットの相対密度は９０％以上とすることがさらに好ましく、これによってＳｉ酸化膜の膜厚や品質等の特性を向上させることができる。
【００２８】
Ｓｉターゲットの相対密度に関しては、成膜速度をターゲット全体として均一に高めると共に、スパッタ膜（例えばＳｉ酸化膜）の膜厚分布の均一性等を向上させる上で、ターゲット全体としての相対密度のバラツキを低く抑えることが好ましい。具体的には、Ｓｉターゲット全体としての相対密度のバラツキを３０％以内とすることが好ましい。このような相対密度のバラツキが小さいＳｉターゲットを用いることによって、ターゲット全体の成膜速度をより均一に高めることが可能となる。これはスパッタ膜（例えばＳｉ酸化膜）の膜面内における膜厚分布の均一性の向上に寄与する。Ｓｉターゲット全体としての相対密度のバラツキは１０％以内とすることがより好ましい。
【００２９】
なお、Ｓｉターゲットの相対密度およびそのバラツキは、以下のようにして求めた値を示すものとする。例えば、Ｓｉターゲットが円盤状の場合、ピーク強度比を測定する際と同様にして、ターゲットの各部（合計１７個所）からそれぞれ試験片を採取する。これら１７個の試験片の相対密度を測定し、これらの測定値の平均値をＳｉターゲットの相対密度とする。また、相対密度のバラツキは、各試験片の相対密度（各測定値）の最大値と最小値から、［｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）｝×１００（％）］の式に基づいて求めるものとする。各試験片の相対密度はアルキメデス法により測定するものとする。
【００３０】
上述したようなＳｉ焼結材からなるスパッタリングターゲットは適度な硬度を有する。具体的には、ビッカース硬さがＨｖ３００〜８００の範囲のＳｉターゲットを実現することができる。このような硬度に基づいて、使用頻度が低い段階でのＳｉターゲットの割れ等を防ぐことが可能となる。Ｓｉターゲットのビッカース硬さがＨｖ８００を超えると、ターゲット内部で熱応力を緩和することができず、使用頻度が低い段階（例えばＳｉターゲットの厚みに対するエロージョン深さが１／４に満たない段階）で割れ等が生じてしまう。一方、Ｓｉターゲットのビッカース硬さがＨｖ３００未満であると、例えばターゲット形状に加工する際に割れや欠け等が生じやすくなる。
【００３１】
Ｓｉ焼結材からなるスパッタリングターゲットの硬度は、ビッカース硬さでＨｖ４００〜６００の範囲であることがより好ましい。さらに、スパッタリングターゲットの硬度の均一性を高めることも重要であり、このためにターゲット全体としての硬度（ビッカース硬さ）のバラツキは３０％以内とすることが好ましい。ビッカース硬さのバラツキが大きいと、Ｓｉターゲット内部の熱応力が不均一になりやすく、これによってターゲットに割れ等が生じやすくなる。Ｓｉターゲット全体としてのビッカース硬さのバラツキは１０％以内であることがより好ましい。
【００３２】
上述したような硬度を有するＳｉターゲットは、ターゲット素材としてＳｉ焼結材を使用すると共に、その密度を適度な範囲に制御することで得ることができる。Ｓｉ焼結材を製造する際に、原料粉末としてのＳｉ粉末の純度や粒径、Ｓｉ粉末を焼結する際の条件、具体的には焼結法、焼結温度、焼結時間、焼結時の圧力等を適宜選択ないしは設定する。このように、Ｓｉ焼結材の製造条件を制御することによって、Ｓｉ焼結材ひいてはそれを用いたＳｉターゲットの硬度を所望の値に制御することができる。
【００３３】
なお、Ｓｉターゲットの硬度（ビッカース硬さ）およびそのバラツキは、以下のようにして求めた値を示すものとする。例えば、ターゲットが円盤状の場合、前述したピーク強度比と同様に１７個所からそれぞれ試験片を採取する。これら１７個の試験片のビッカース硬さを測定し、これらの測定値の平均値をＳｉターゲットのビッカース硬さとする。また、ビッカース硬さのバラツキは、各試験片のビッカース硬さ（各測定値）の最大値と最小値から、［｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）｝×１００（％）］の式に基づいて求めるものとする。試験片のビッカース硬さは、各試験片の表面を鏡面研磨（例えば＃１０００まで研磨＋バフ研磨）し、この鏡面に対してビッカース圧痕試験機（島津製ＨＭＶ２００）を用いて荷重２００ｇ（荷重負荷時間１０ｓｅｃ）を負荷して測定する。
【００３４】
この実施形態のスパッタリングターゲット（Ｓｉターゲット）は、さらに０．０１〜１質量％の範囲の酸素を含有することが好ましい。このような量の酸素を含有するＳｉターゲットによれば、それを用いてＳｉ酸化膜を成膜する際に、Ｓｉターゲットにトラップされるスパッタ雰囲気中の酸素量が低減される。このため、反応性スパッタに寄与する酸素プラズマイオンが多くなる。よって、スパッタ成膜する際の成膜速度、特にＳｉ酸化膜の成膜速度を向上させることができる。
【００３５】
すなわち、Ｓｉターゲットの酸素含有量が０．０１質量％未満であると、成膜時にＳｉターゲットにスパッタ雰囲気中の酸素がトラップされ、これによって反応性スパッタに寄与する酸素プラズマイオンが低下する。このため、特にＳｉ酸化膜を成膜する際の成膜速度が低下する。なお、従来の溶解材によるＳｉターゲットは酸素含有量が低く、これも成膜速度を低下させる一因になっていたものと考えられる。一方、Ｓｉターゲットの酸素含有量が１質量％を超えると、Ｓｉターゲットの比抵抗が大きくなり、例えばＤＣスパッタを実施した際に異常放電等が生じやすくなる。また、スパッタ成膜が可能であったとしても、Ｓｉ酸化膜の品質低下等を招くおそれが大きい。Ｓｉターゲットの酸素含有量は０．１〜０．５質量％の範囲とすることがより好ましい。
【００３６】
Ｓｉターゲットの酸素含有量に関しては、成膜速度をターゲット全体として均一に高めると共に、スパッタ膜（例えばＳｉ酸化膜）の膜厚分布の均一性を向上させる上で、ターゲット全体としての酸素含有量のバラツキを低く抑えることが好ましい。具体的には、Ｓｉターゲット全体としての酸素含有量のバラツキを３０％以内とすることが好ましい。このような酸素含有量のバラツキが小さいＳｉターゲットを用いることによって、ターゲット全体の成膜速度をより均一に高めることが可能となる。これはスパッタ膜（例えばＳｉ酸化膜）の膜面内における膜厚分布の均一性の向上に寄与する。Ｓｉターゲット全体としての酸素含有量のバラツキは１０％以内とすることがより好ましい。
【００３７】
なお、Ｓｉターゲットの酸素含有量およびそのバラツキは、以下のようにして求めた値を示すものとする。例えば、ターゲットが円盤状の場合、ピーク強度比を測定する際と同様にして、ターゲットの各部（合計１７個所）からそれぞれ試験片を採取する。これら１７個の試験片の酸素含有量を測定し、これらの測定値の平均値をＳｉターゲットの酸素含有量とする。また、酸素含有量のバラツキは、各試験片の酸素含有量（各測定値）の最大値と最小値から、［｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）｝×１００（％）］の式に基づいて求めるものとする。各試験片の酸素含有量は、不活性ガス溶解・赤外線吸収法で測定するものとする。
【００３８】
上述したような酸素含有量を有するＳｉターゲットは、ターゲット素材としてＳｉ焼結材を使用することで得ることができる。そして、Ｓｉ焼結材を製造する際に、原料粉末としてのＳｉ粉末の純度や粒径、Ｓｉ粉末を焼結する際の条件、具体的には焼結法、焼結温度、焼結時間、焼結時の圧力等を適宜選択ないしは設定することによって、Ｓｉ焼結材ひいてはそれを用いたＳｉターゲットの酸素含有量を所望の値に制御することができる。さらに、酸素含有量を所望の範囲に制御する上で、焼結温度で本焼結を行う前に適量の酸素を含む雰囲気中で熱処理（仮焼）することも有効である。
【００３９】
スパッタリングターゲットを構成するＳｉ材には、反射防止膜（低屈折率膜）等の使用用途を考慮して、例えば純度が９９％以上のＳｉ材を使用することが好ましい。ここで言う純度とはＳｉ以外の不純物元素、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｋ等の元素の各含有量（質量％）の合計量を１００％から引いた値を示すものである。このような不純物元素の含有量は１質量％以下、すなわちＳｉの純度は９９％以上であることが好ましい。さらには、Ｓｉターゲット中の不純物元素量が０．５質量％以下、すなわちＳｉの純度が９９．５％以上であることがより好ましい。
【００４０】
実用的には、ターゲット中の不純物元素量が０．０１〜１質量％（Ｓｉの純度が９９〜９９．９９％）の範囲のＳｉ材を用いることが好ましい。なお、不純物としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｋ等を挙げたのは、これら元素はＳｉ原料粉末や製造工程中に不可避的に含まれるもの、あるいは反射防止膜中に含まれると悪影響を与える元素であるからである。言い換えれば、これら不純物元素以外の不純物は、原料や工程中に不可避的に含まれる量が極少量であるため、実用的には無視できる。また、測定方法にはＩＣＰ分析法等の公知の方法が適用される。
【００４１】
上述した実施形態のスパッタリングターゲット（Ｓｉターゲット）は、以下のようにして得ることができる。すなわち、まず上記したような純度を有するＳｉ粉末を、所望のターゲット形状に応じた成形型（例えばカーボン型）内に充填する。この際、Ｓｉ粉末の粒径は目的とするＳｉターゲットの構成に応じて適宜に選択することが好ましい。例えば、スパッタ面を無配向状態とするためには、例えば粒径が１５０μｍ以下の微粉末と粒径が３００μｍ以上の粗粉末とを、質量比で７０：３０〜８０：２０（＝Ｓｉ微粉末：Ｓｉ粗粉末）の範囲で混合したＳｉ粉末を使用することが好ましい。このような混合Ｓｉ粉末を用いることによって、焼結時の配向を抑制することができる。
【００４２】
また、相対密度やビッカース硬さを制御したＳｉターゲットを得るためには、平均粒径が２００μｍ以下のＳｉ粉末、さらに平均粒径が１００μｍ以下のＳｉ粉末を使用することが好ましい。Ｓｉ粉末の粒径は７５〜１００μｍの範囲であることが望ましい。酸素含有量を制御する場合も同様である。さらに、相対密度のバラツキを低減する上で、成形型内にＳｉ粉末を充填した後に振動等を加えて、充填密度およびその均一性を高めることも有効である。Ｓｉターゲットの酸素含有量やそのバラツキを制御するために、適度な量の酸素を含有するＳｉ粉末を使用してもよい。
【００４３】
成形型内に充填されたＳｉ粉末は焼結温度まで昇温され、例えばホットプレス（ＨＰ）やＨＩＰにより加圧焼結される。なお、条件によっては常圧焼結や雰囲気加圧焼結等を適用してもよい。ホットプレスやＨＩＰでＳｉ粉末を焼結するにあたって、スパッタ面の配向を抑制するために、予め１０ＭＰａ程度の圧力を付加した状態で加熱することが好ましい。これはＳｉ粉末が有する方位に変化を与えないためである。
【００４４】
また、酸素含有量を所望の範囲に制御する上で、焼結温度で本焼結を行う前に適量の酸素を含む雰囲気中で熱処理（仮焼）することも有効である。酸素を含有させるための熱処理工程は、例えば５００℃の温度にて１〜５時間程度の条件で実施することが好ましい。ビッカース硬さの向上については脱ガス処理が有効である。ビッカース硬さの向上と同時に酸素含有量を制御するためには、脱ガスのための熱処理の後期に適量の酸素を熱処理雰囲気中に導入することが好ましい。
【００４５】
Ｓｉ粉末の焼結は８００〜１３００℃の範囲、さらには８００〜１１００℃の範囲の温度で実施することが好ましい。また、焼結温度による保持時間は２時間以上とすることが好ましい。この後、加圧力を取り除いて室温まで冷却する。スパッタ面を無配向状態とするためには、冷却速度は３０℃／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。焼結後の冷却速度を３０℃／ｍｉｎ以下とすることによって、加圧焼結時に生じた結晶方位（特定の結晶方位）を緩和してランダムな状態をより再現性よく得ることができる。
【００４６】
上述したような焼結工程を適用して作製したターゲット素材（Ｓｉ焼結材）を所定の形状に機械加工し、さらに例えばＡｌやＣｕからなるバッキングプレートと接合することによって、目的とするスパッタリングターゲット（Ｓｉターゲット）を得ることができる。バッキングプレートとの接合には一般的な拡散接合やソルダー接合が適用される。ソルダー接合を適用する場合には、公知のＩｎ系やＳｎ系の接合材を介してバッキングプレートと接合する。また、拡散接合の温度は６００℃以下とすることが好ましい。
【００４７】
この実施形態のスパッタリングターゲット（Ｓｉターゲット）は、前述したように反射防止膜等の光学薄膜に適用されるＳｉ酸化膜（ＳｉＯｘ膜）の成膜に好適に使用されるものである。ＳｉＯｘ膜はＳｉターゲットを用いて、例えばＡｒとＯ２の混合ガス中で反応性スパッタすることにより得られる。また、Ｓｉターゲットを用いてＳｉ膜をスパッタ成膜し、これにプラズマ酸化処理を施してＳｉＯｘ膜を形成することもできる。
【００４８】
ＳｉＯｘ膜を成膜するにあたって、この実施形態のＳｉターゲットによれば膜厚の面内のバラツキや経時的なバラツキを低減することができるため、高品質のＳｉＯｘ膜を再現性よく得ることが可能となる。これは反射防止膜等の光学薄膜の品質向上に大きく寄与するものである。さらに、Ｓｉターゲットの使用頻度の増加やＳｉＯｘ膜の成膜速度の向上等を図ることができる。これらによって、反射防止膜等の光学薄膜の生産性や品質を向上させることが可能となる。
【００４９】
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
【００５０】
実施例１〜３
まず、ボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末を用意し、このＳｉ粉末を粒径１５０μｍ以下の微粉末と粒径３００μｍ以上の粗粉末とに分級した。これらＳｉ微粉末とＳｉ粗粉末とを、質量比で７０：３０（実施例１）、７５：２５（実施例２）、８０：２０（実施例３）の割合でそれぞれ混合（ボールミルで２時間）した。各Ｓｉ粉末をカーボン型内に充填してホットプレス（ＨＰ）装置にセットした。１０ＭＰａの圧力を初期状態から印加し、Ａｒ雰囲気中にて８００℃（実施例１）、９００℃（実施例２）、１０００℃（実施例３）で３時間保持して焼結した。この後、圧力を取り除いて室温まで１０℃／ｍｉｎの速度で冷却した。
【００５１】
このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）の相対密度（アルキメデス法により測定）は、実施例１が７５％、実施例２が８６％、実施例３が９３％であった。これら各ターゲット素材を直径３００ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、３種類のＳｉスパッタリングターゲットを作製した。これらＳｉターゲットのスパッタ面のＸ線回折を前述した方法にしたがって実施したところ、スパッタ面のＳｉの（１１１）面と（２２０）面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は、実施例１が１．５、実施例２が１．８、実施例３が２．１であった。このようなＳｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００５２】
実施例４〜６
ボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末を用意し、このＳｉ粉末を粒径１５０μｍ以下の微粉末と粒径３００μｍ以上の粗粉末とに分級した。これらＳｉ微粉末とＳｉ粗粉末とを質量比で７０：３０の割合で混合（ボールミルで２時間）した。このようなＳｉ粉末をカプセルに充填して真空封止した後、ＨＩＰ装置にセットした。初期状態から８０ＭＰａ（実施例１）、１００ＭＰａ（実施例２）、１２０ＭＰａ（実施例３）の圧力をそれぞれ印加し、Ａｒ雰囲気中にて７００℃×３ｈｒ（実施例１）、８００℃×５ｈｒ（実施例２）、９００℃×２．５ｈｒ（実施例３）の条件でそれぞれＨＩＰ処理（焼結）した。この後、圧力を取り除いて室温まで２０℃／ｍｉｎの速度で冷却した。
【００５３】
このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）の相対密度は、実施例４が７８％、実施例５が８８％、実施例６が９４％であった。これら各ターゲット素材を直径３００ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、３種類のＳｉスパッタリングターゲットを作製した。これらＳｉターゲットのスパッタ面のＸ線回折を前述した方法にしたがって実施したところ、スパッタ面のＳｉの（１１１）面と（２２０）面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は、実施例４が１．５５、実施例２が１．８２、実施例３が２．０５であった。このような各Ｓｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００５４】
比較例１〜３
粒径１５０μｍ以下（比較例１）、粒径１５０〜３００μｍ（比較例２）、粒径３００μｍ以上（比較例３）のボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末をそれぞれ用意した。これら各Ｓｉ粉末をカーボン型内に充填してホットプレス装置にセットした。５ＭＰａの圧力を初期状態から印加し、Ａｒ雰囲気中にて９００℃の温度でそれぞれ３時間保持して焼結した。この後、圧力を取り除いて室温まで冷却した。
【００５５】
このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を直径３００ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、３種類のＳｉスパッタリングターゲットを作製した。これらＳｉターゲットの相対密度は、比較例１が７３％、比較例２が８２％、比較例３が９０％であったが、スパッタ面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は、比較例１が４．２、比較例２が３．９、比較例３が３．８であった。このような各Ｓｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００５６】
比較例４〜６
粒径１５０μｍ以下（比較例４）、粒径１５０〜３００μｍ（比較例５）、粒径３００μｍ以上（比較例６）のボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末をそれぞれ用意した。これら各Ｓｉ粉末をカプセルに充填して真空封止した後、ＨＩＰ装置にセットした。初期状態から１５０ＭＰａの圧力をそれぞれ印加し、Ａｒ雰囲気中にて１２００℃×３ｈｒ（比較例４）、１３００℃×５ｈｒ（比較例５）、１２５０℃×２．５ｈｒ（比較例６）の条件でそれぞれＨＩＰ処理した。この後、圧力を取り除いて室温まで冷却した。
【００５７】
このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を直径３００ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、３種類のＳｉスパッタリングターゲットを作製した。これらＳｉターゲットの相対密度は、比較例４が９６．５％、比較例５が９８％、比較例６が９９．５％であり、またスパッタ面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は、比較例４が４．５、比較例５が３．９、比較例６が５．５であった。このような各Ｓｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００５８】
比較例７
市販の溶解材からなる多結晶Ｓｉターゲットを用意した。この多結晶Ｓｉターゲットのスパッタ面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は５．５であった。このようなＳｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００５９】
次に、上述した実施例１〜６および比較例１〜７の各Ｓｉスパッタリングターゲットを用いて、スパッタ方式：マグネトロンスパッタ、出力ＤＣ：２ｋＷ、背圧：１×１０−５Ｐａ、Ａｒ：５Ｐａ、Ｏ２：０．５Ｐａ、スパッタ時間：６０ｍｉｎの条件下で、それぞれ８インチのガラス基板上にＳｉ酸化膜（ＳｉＯｘ膜）を成膜した。このようなＳｉ酸化膜の成膜工程において、積算電力が１ｋｗｈ、１００ｋｗｈ、５００ｋｗｈとなった時点のＳｉ酸化膜の面内膜厚分布を測定した。これらの測定結果を表１に示す。なお、Ｓｉ酸化膜の面内膜厚分布は、ガラス基板の直径に対して端部から５ｍｍ間隔で膜厚を測定し、これら各測定値から最大値と最小値を求め、その最大値と最小値から［｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）｝×１００（％）］の式に基づいて算出した。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１から明らかなように、実施例１〜６の各Ｓｉスパッタリングターゲットは、Ｓｉ酸化膜の膜面内における膜厚分布のバラツキが小さいことが分かる。さらに、そのような膜厚分布の均一性に優れるＳｉ酸化膜を、成膜初期からライフエンド近くまで安定して得ることが可能であることが分かる。一方、比較例１〜７によるＳｉスパッタリングターゲットを用いた場合には、いずれも膜面内における膜厚分布のバラツキが大きいＳｉ酸化膜しか得られていない。
【００６２】
実施例７〜１２
粒径が７５〜１００μｍのボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末を用意した。このＳｉ粉末をカーボン型内に充填してホットプレス（ＨＰ）装置にセットし、１×１０−３Ｐａの真空中にて８００℃（実施例７）、９００℃（実施例８）、１０００℃（実施例９）、１１００℃（実施例１０）、１２００℃（実施例１１）、１３００℃（実施例１２）でそれぞれ５時間保持して焼結した。焼結時の圧力は２５ＭＰａとした。
【００６３】
このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を直径５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、６種類のＳｉスパッタリングターゲットを作製した。このような各Ｓｉターゲットのビッカース硬さとそのバラツキを前述した方法にしたがって測定した。測定結果は表２に示す通りである。このような各Ｓｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【実施例１３】
【００６４】
粒径が２００μｍ以下のボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末を、カーボン型内に充填してホットプレス（ＨＰ）装置にセットした。そして、１×１０−３Ｐａの真空中にて１３００℃で５時間保持して焼結した。焼結時の圧力は２５ＭＰａとした。このようにして得たターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を直径５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、Ｓｉスパッタリングターゲットを作製した。このＳｉターゲットのビッカース硬さとそのバラツキは表２に示す通りである。このようなＳｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００６５】
実施例１４〜１６
粒径が７５〜１００μｍのボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末を、カプセルに充填して真空封止した後にＨＩＰ装置にセットし、Ａｒ雰囲気中にて１１００℃（実施例１４）、１２００℃（実施例１５）、１３００℃（実施例１６）の条件でそれぞれＨＩＰ処理（焼結）した。ＨＩＰ処理時の圧力は１００ＭＰａとした。このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を直径５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、３種類のＳｉスパッタリングターゲットを作製した。各Ｓｉターゲットのビッカース硬さとそのバラツキは表２に示す通りである。このような各Ｓｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００６６】
実施例１７〜１９
粒径が２００μｍ以下のボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末を、カプセルに充填して真空封止した後にＨＩＰ装置にセットした。そして、Ａｒ雰囲気中にて１１００℃（実施例１７）、１２００℃（実施例１８）、１３００℃（実施例１９）の条件でそれぞれＨＩＰ処理（焼結）した。ＨＩＰ処理時の圧力は１００ＭＰａとした。このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を直径５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、３種類のＳｉスパッタリングターゲットを作製した。各Ｓｉターゲットのビッカース硬さとそのバラツキは表２に示す通りである。このような各Ｓｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００６７】
比較例８〜９
粒径が７５〜１００μｍのボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末を、カーボン型内に充填してホットプレス（ＨＰ）装置にセットし、１×１０−３Ｐａの真空中にて５００℃（比較例８）、７００℃（比較例９）でそれぞれ５時間保持して焼結した。焼結時の圧力は２５ＭＰａとした。このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）をターゲット形状に機械加工したところ、いずれも加工中に割れが生じてターゲットとして使用できなかった。
【００６８】
比較例１０〜１１
市販の溶解材からなる多結晶Ｓｉターゲット（比較例１０）および単結晶Ｓｉターゲット（比較例１１）を用意した。これら溶解材ターゲットのビッカース硬さは、多結晶Ｓｉターゲット（比較例１０）がＨｖ１１０９、単結晶Ｓｉターゲット（比較例１１）がＨｖ９０７であった。これらのＳｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００６９】
次に、上述した実施例７〜１９および比較例１０〜１１の各Ｓｉスパッタリングターゲットを用いて、スパッタ方式：マグネトロンスパッタ、出力ＤＣ：１ｋＷ、スパッタ圧：５Ｐａ、Ａｒ：５０ｓｃｃｍ、Ｏ２：１０ｓｃｃｍの条件下で、それぞれガラス基板上にＳｉ酸化膜（ＳｉＯｘ膜）を成膜した。このようなＳｉ酸化膜の成膜工程を連続して行い、Ｓｉターゲットに割れが生じた時点でエロージョン深さを測定した。その測定結果を表２に示す。
【００７０】
【表２】
【００７１】
表２から明らかなように、比較例１０〜１１の各Ｓｉスパッタリングターゲットは割れが比較的早期に生じている（エロージョン深さが浅い）。これに対して、実施例７〜１９の各Ｓｉスパッタリングターゲットは使用頻度が高められていることがエロージョン深さから分かる。特に、ビッカース硬さがＨｖ３００〜８００の範囲であると共に、ビッカース硬さのバラツキが３０％以内のＳｉスパッタリングターゲット（実施例７〜１２および実施例１４〜１６）は、割れが生じた時点のエロージョン深さが深く、長寿命化が達成されていることが分かる。なお、実施例７〜１９の各Ｓｉスパッタリングターゲットは、いずれも相対密度が７０〜９５％の範囲のＳｉ焼結材を使用したものである。
【実施例２０】
【００７２】
粒径が７５〜１００μｍの範囲のＳｉ粉末（純度４Ｎ）を用意し、このＳｉ粉末をカーボン型内に充填した。この際、カーボン型に振動を加えることによって、Ｓｉ粉末の充填密度を高めると共に、充填密度の均一化を図った。これをホットプレス（ＨＰ）装置にセットし、１×１０−３Ｐａの真空雰囲気中にて２５ＭＰａの圧力を印加しながら９００℃×５時間の条件で焼結した。この後、圧力を取り除いて室温まで冷却した。
【００７３】
このようにして得たターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を直径５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、Ｓｉスパッタリングターゲットを作製した。このＳｉスパッタリングターゲットの相対密度とそのバラツキを前述した方法にしたがって測定したところ、相対密度は７２％、そのバラツキは１２％であった。このようなＳｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００７４】
実施例２１〜２５
上記した実施例２０において、焼結時の条件（焼結法、焼結温度、焼結時間）をそれぞれ示す表３に示す条件に変更する以外は、実施例２０と同様にしてターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を作製した。これら各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を用いて、それぞれ実施例２０と同様にしてＳｉスパッタリングターゲットを作製した。各Ｓｉスパッタリングターゲットの相対密度とそのバラツキは表３に示す通りである。このような各Ｓｉスパッタリングターゲットを後述する特性評価に供した。
【００７５】
比較例１２〜１５
上記した実施例２０において、Ｓｉ粉末の粒径や焼結時の条件（焼結法、焼結温度、焼結時間）をそれぞれ表３に示す条件に変更する以外は、実施例２０と同様にしてターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を作製した。これら各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を用いて、それぞれ実施例２０と同様にしてＳｉスパッタリングターゲットを作製した。各Ｓｉスパッタリングターゲットの相対密度とそのバラツキは表３に示す通りである。このような各Ｓｉスパッタリングターゲットを後述する特性評価に供した。
【００７６】
次に、上述した実施例２０〜２５、比較例１０〜１１（市販の多結晶Ｓｉターゲットと単結晶Ｓｉターゲット）、および比較例１２〜１６の各Ｓｉスパッタリングターゲットを用いて、以下の条件でＳｉ酸化膜（ＳｉＯｘ膜）をスパッタ成膜した。スパッタ成膜にはＤＣスパッタを適用し、スパッタ条件はスパッタガス：Ａｒ＝５０ｓｃｃｍ＋Ｏ２＝１０ｓｃｃｍ、スパッタ圧：５Ｐａ、出力：１００Ｗ、スパッタ時間：６００ｓｅｃとした。このような条件下でガラス基板上にＳｉ酸化膜（ＳｉＯｘ膜）を成膜した。各Ｓｉ酸化膜の膜厚を段差計にて測定し、各膜厚を成膜時間（６００ｓｅｃ）で割って成膜速度（ｎｍ／ｍｉｎ）を求めた。その結果を表３に併せて示す。
【００７７】
【表３】
【００７８】
実施例２６〜２７
上記した実施例２０において、Ｓｉ粉末の粒径を表４に示す条件に変更する以外は、実施例２０と同様にしてターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を作製した。これら各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を用いて、それぞれ実施例２０と同様にしてＳｉスパッタリングターゲットを作製した。これらＳｉスパッタリングターゲットの酸素含有量とそのバラツキを前述した方法にしたがって測定した。その結果は表４に示す通りである。なお、各Ｓｉスパッタリングターゲットの相対密度は７２％、７６％であった。このような各Ｓｉスパッタリングターゲットを後述する特性評価に供した。
【００７９】
実施例２８〜３０
表４に示す粒径を有する各Ｓｉ粉末をカーボン型内に充填し、真空雰囲気中にて表４に示す条件下でそれぞれ仮焼工程を実施した。この後、２５ＭＰａの圧力を印加しながら８００〜１２００℃×５時間の条件で焼結（ＨＰ焼結）した。この後、圧力を取り除いて室温まで冷却した。このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を用いて、それぞれ実施例２０と同様にしてＳｉスパッタリングターゲットを作製した。これらＳｉスパッタリングターゲットの酸素含有量とそのバラツキを前述した方法にしたがって測定した。その結果は表４に示す通りである。このような各Ｓｉスパッタリングターゲットを後述する特性評価に供した。
【００８０】
比較例１６〜２０
上記した実施例２８において、Ｓｉ粉末の粒径や仮焼工程の条件（仮焼温度、仮焼時間）をそれぞれ表４に示す条件に変更する以外は、実施例２８と同様にしてターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を作製した。これら各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を用いて、それぞれ実施例２０と同様にしてＳｉスパッタリングターゲットを作製した。各Ｓｉスパッタリングターゲットの酸素含有量とそのバラツキは表４に示す通りである。このような各Ｓｉスパッタリングターゲットを後述する特性評価に供した。
【００８１】
次に、上述した実施例２６〜３０、比較例１０〜１１、および比較例１６〜２０の各Ｓｉスパッタリングターゲットを用いて、それぞれ実施例２０と同一条件下でガラス基板上にＳｉ酸化膜（ＳｉＯｘ膜）を成膜した。このようなＳｉ酸化膜の成膜速度を実施例２０と同様にして測定、評価した。その結果を表４に併せて示す。
【００８２】
【表４】
【００８３】
表４から明らかなように、実施例２６〜３０の各Ｓｉスパッタリングターゲットは酸素含有量を制御しているため、Ｓｉ酸化膜の成膜速度が向上していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明のスパッタリングターゲットは、スパッタ面の結晶方位や相対密度、硬度、酸素含有量等の構成を制御しているため、成膜した膜の膜厚特性の向上、成膜コストや不良発生率の低減等を図ることができる。このようなスパッタリングターゲットを用いることによって、成膜コストおよび不良発生率の低減を図ると共に、膜厚分布や膜特性等を均一化したＳｉ酸化膜を再現性よく得ることが可能となる。これらは例えば光学薄膜のコスト削減や特性向上等に大きく寄与するものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学薄膜用Ｓｉ酸化膜の形成等に用いられるスパッタリングターゲットとそれを用いたＳｉ酸化膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディスプレイ装置としては陰極線管（ＣＲＴ）を使用した装置が広く使用されてきた。ＣＲＴはある程度以上の設置スペースが必要とされることから、軽量・薄型のディスプレイ装置として液晶表示装置が急速に普及している。液晶表示装置は携帯電話やＰＤＡ等の表示部、パソコン用モニタ、家庭用テレビを始めとする各種家電製品に使用されている。また、自発光タイプのディスプレス装置としては、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）が実用化されている。さらに、電界放出型冷陰極等の電子放出素子を用いた表示装置、いわゆる電界放出型表示装置（ＦＥＤ）の実用化も進められている。
【０００３】
上述したようなディスプレイ装置には、当然ながら見やすさが第一に要求される。このため、コントラストの低下要因となる背景の映り込みを防止するために、画面の表面反射を抑制する必要がある。そこで、ディスプレイ装置の表面には一般に反射防止処理が施されている。反射防止膜は高低の屈折率の異なる薄膜を光学設計により交互に積層することで、反射光を干渉させて反射率を減衰させるものである。このような反射防止膜の成膜方法としては主に蒸着法やゾル・ゲル法が採用されてきたが、最近では生産能力と膜厚の制御性の観点からスパッタリング法が採用され始めている。
【０００４】
反射防止膜の構成材料には、高屈折率膜としてＴａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等の酸化膜が、低屈折率膜としてＳｉの酸化膜が主に用いられている（例えば特許文献１〜３等参照）。Ｓｉ酸化膜の成膜方法としては、（１）Ｓｉターゲットを用いてＡｒとＯ２の混合ガス雰囲気中で反応性スパッタする方法、（２）Ｓｉターゲットを用いて形成したＳｉ膜をプラズマ酸化する方法、（３）ＳｉＯｘターゲットを用いてスパッタ成膜する方法等が知られている。一般的には（１）と（２）の成膜方法が採用されており、溶解法で作製された単結晶または多結晶のＳｉターゲットが用いられている。
【０００５】
ところで、反射防止膜用薄膜等の光学薄膜にとっては、特に屈折率が重要となる。しかも、反射防止膜を適用するディスプレス装置、さらには携帯電話、自動車、建築材料等の分野は大量生産が必要とされるため、同レベルの屈折率を有する薄膜を効率よくかつ安定的に形成することが求められている。ここで、薄膜の屈折率はその膜厚に強く依存するため、スパッタリング法で反射防止膜用薄膜を形成する工程においては、膜厚の安定性を高める必要がある。特に、スパッタリングターゲットのライフエンド近くまで薄膜の膜厚のバラツキを抑えることが重要になる。
【０００６】
従来のＳｉターゲットを用いたＳｉ酸化膜の形成工程においても、薄膜の膜厚を管理するために成膜速度の制御等が行われている。しかしながら、従来の溶解材からなるＳｉターゲットではライフエンドに近くなるにしたがって成膜速度が低下していく傾向がある。このような成膜速度の変化に伴って、膜厚の面内分布にバラツキが生じる。薄膜の屈折率はその膜厚に強く依存するため、膜厚の面内分布にバラツキが生じていると反射防止効果の均一性が損なわれることになる。このように、従来のＳｉターゲットを用いて成膜したＳｉ酸化膜は、反射防止膜の特性の低下や不均一化等の要因になっている。
【０００７】
さらに、従来の溶解材からなるＳｉターゲットは、Ｓｉ酸化膜の成膜速度自体が遅いという問題を有している。成膜速度はＳｉ酸化膜ひいては反射防止膜等の生産コストに直接的に影響する。加えて、従来の溶解材からなるＳｉターゲットは、使用頻度が低い段階、例えばＳｉターゲットの厚みに対するエロージョン深さが１／４に満たない段階で割れが生じやすいという問題を有している。このような成膜速度の遅さやＳｉターゲットの早期の割れは、Ｓｉ酸化膜の成膜コストや不良発生率の増加要因となっている。
【特許文献１】国際公開第９７／０８３５９号パンフレット
【特許文献２】特開平１１−１７１５９６号公報
【特許文献３】特開２００２−３３８３５４号公報
【発明の開示】
【０００８】
本発明の目的は、Ｓｉ酸化膜の膜厚特性等の向上を図ると共に、成膜コストや不良発生率の低減等を図ることを可能にしたスパッタリングターゲットを提供することにある。本発明の他の目的は、そのようなスパッタリングターゲットを用いることによって、成膜コストおよび不良発生率の低減を図ると共に、膜厚分布や膜特性等を均一化することを可能にしたＳｉ酸化膜の製造方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の第１のスパッタリングターゲットは、Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、前記ターゲットのスパッタ面の結晶面方位をＸ線回折法で測定した際のＳｉの（１１１）面のピーク強度（Ｉ（１１１））と（２２０）面のピーク強度（Ｉ（２２０））の比率（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））が１．８±０．３の範囲であることを特徴としている。
【００１０】
本発明の第２のスパッタリングターゲットは、Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、ビッカース硬さでＨｖ３００以上Ｈｖ８００以下の範囲の硬度を有することを特徴としている。
【００１１】
本発明の第３のスパッタリングターゲットは、Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、相対密度が７０％以上９５％以下の範囲のＳｉ焼結材を具備することを特徴としている。
【００１２】
本発明の第４のスパッタリングターゲットは、Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、酸素含有量が０．０１質量％以上１質量％以下の範囲であることを特徴としている。
【００１３】
本発明のＳｉ酸化膜の製造方法は、上述した本発明のスパッタリングターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気中でスパッタ成膜してＳｉ酸化膜を形成する工程を具備することを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。本発明の一実施形態によるスパッタリングターゲットは実質的にＳｉからなる。この実施形態のスパッタリングターゲット（Ｓｉターゲット）は、例えば反射防止機能、波長分離機能、波長合成機能等を有する光学薄膜もしくはその構成膜として好適なＳｉ酸化膜（ＳｉＯ２膜等）の形成等に使用されるものである。反射防止機能を有する光学薄膜としては、高屈折率膜と低屈折率膜とを光学設計に基づいて交互に積層した多層膜が挙げられる。反射防止膜の構成膜において、Ｓｉ酸化膜は低屈折率膜として利用されるものである。
【００１５】
このようなスパッタリングターゲット（Ｓｉターゲット）において、スパッタ面はＳｉの結晶方位比率が以下のように制御されている。すなわち、スパッタ面の結晶面方位をＸ線回折法で測定した際に、Ｓｉの（１１１）面のピーク強度（Ｉ（１１１））と（２２０）面のピーク強度（Ｉ（２２０））の比率（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））が１．８±０．３の範囲となるように、スパッタ面の結晶方位比率が制御されている。ここで、Ｓｉの（１１１）面と（２２０）面はＪＣＰＤＳカードに記載されているＳｉの結晶面方位の中で、高いピーク強度を示す結晶面である。例えば、単結晶Ｓｉは（１１１）配向することが一般的である。
【００１６】
Ｓｉの（１１１）面と（２２０）面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））が１．８±０．３の範囲であるということは、以下に詳述するように、スパッタ面の結晶面方位が実質的に無配向な状態（ランダムな状態）であることを示すものである。このようなスパッタ面のＳｉの結晶方位制御（ランダム化）に基づいて、スパッタ成膜した膜の膜面内における膜厚のバラツキを低減することが可能となる。さらに、スパッタ成膜時の成膜速度のバラツキ、さらには成膜速度に依存する膜厚のバラツキを低減することができる。
【００１７】
すなわち、従来の溶解材によるＳｉターゲットは単結晶材のみならず、多結晶材であっても（１１１）面に配向していることが一般的である。この場合の（１１１）面と（２２０）面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は５．５±１．２程度となる。また、各種のスパッタリングターゲットとして焼結材を適用することが行われている。しかし、この場合には相対密度が９９％以上というような高密度材、すなわち溶解材に近い密度を有する焼結材を用いることが一般的である。このような高密度の焼結材をＳｉターゲットに適用した場合、溶解材に比べて（１１１）配向性が低下するものの、それでもピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は４．５±１．２程度となる。
【００１８】
特定の結晶面（例えば（１１１）面）に対する配向性が強いＳｉターゲットを用いてスパッタ成膜を実施した場合、膜厚の面内分布にバラツキが生じやすいことが確認されている。すなわち、スパッタ粒子の放出角度は結晶面により異なる。このため、特定の結晶面への配向性が強いＳｉターゲットを用いると、スパッタ粒子が特定の飛翔角度（飛翔方向）を有することになる。従って、スパッタ成膜した膜の面内位置によって、スパッタ粒子の堆積度合いに差が生じてしまう。さらに、特定面に配向したＳｉターゲットを用いて成膜を続けていくと、エロージョン部が傾斜をもって削られるため、スパッタ粒子は徐々に広範囲に飛散するようになる。これは成膜速度の低下要因となる。
【００１９】
これらがスパッタ膜の膜面内における膜厚のバラツキ、また膜厚の経時的なバラツキの原因と考えられる。例えば、従来の溶解材からなるＳｉターゲットを用いた場合の膜厚の面内バラツキは５％程度である。また、高密度焼結材からなるＳｉターゲットを用いた場合においても、膜厚の面内バラツキは４％程度となる。このようなことから、膜厚の面内バラツキや経時的なバラツキを低減するためには、Ｓｉターゲットのスパッタ面を特定面に配向させないこと、つまり集合組織にしないことが重要となる。これによって、スパッタ粒子の飛翔方向（飛翔角度）が特定方向に偏ることを改善することができる。さらに、スパッタ粒子の飛散角度が経時的に拡大することを抑制することが可能となる。
【００２０】
そこで、この実施形態のスパッタリングターゲット（Ｓｉターゲット）は、スパッタ面の結晶方位比率を（１１１）面のピーク強度と（２２０）面のピーク強度を基準として、これらの結晶面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））を１．８±０．３の範囲に制御している。ここで、Ｓｉの無配向状態を示すＳｉ粉末のＸ線回折結果（ＪＣＰＤＳカードによる）において、（１１１）面と（２２０）面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は１．８であり、この状態に近似させることで無配向状態に近いスパッタ面を実現することができる。
【００２１】
スパッタ面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））が１．８±０．３（１．５〜２．１）の範囲のＳｉターゲットによれば、スパッタ粒子の飛翔角度（飛翔方向）がランダムに近い状態となるため、スパッタ膜の膜厚の面内バラツキや経時的なバラツキを低減することができる。例えば、膜厚の面内バラツキが１％以下のスパッタ膜（Ｓｉ酸化膜等）を実現することが可能となる。ピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））が１．５未満もしくは２．１を超える場合には、スパッタ粒子の飛翔方向に偏りが生じたり、またスパッタ粒子の飛散角度が経時的に拡大するため、スパッタ膜の膜厚の面内バラツキや経時的なバラツキが増加する。スパッタ面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は１．８±０．２の範囲であることがより好ましく、さらに好ましくは１．８±０．１の範囲である。
【００２２】
なお、スパッタ面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は、スパッタ面のＸ線回折パターンから（１１１）面および（２２０）面のピーク強度を求め、これらピーク強度の比率を示すものである。ピーク強度比は以下のようにして求めるものとする。例えば、ターゲットが円盤状の場合、ターゲットの中心部（１個所）、中心部を通り円周を均等に分割した４本の直線上の中心部から５０％の距離の各位置（計８個所）、および中心部から９０％の距離の各位置（計８個所）の合計１７個所からそれぞれ試験片を採取する。これら１７個の試験片のＸ線回折パターンからピーク強度比をそれぞれ求める。これらピーク強度比の平均値を、本発明におけるピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））とする。
【００２３】
また、各試験片のＸ線回折は、試験片の表面を＃１２０から研磨を行って、＃４０００で仕上げした表面に対して、ＸＲＤ装置（理学社製ＲＡＤ−Ｂ）を用いて実施するものとする。具体的なＸ線回折の測定条件は、例えばＸ線：Ｃｕ−κα１、測定角度：３０〜１１０°、管電圧：５０Ｖ、管電流：１００Ａ、スキャンスピード：５°／ｍｉｎ、スキャンステップ：０．０５°、発散スリット：１ｄｅｇ、散乱スリット：１ｄｅｇ、受光スリット：０．１５ｍｍ、走査モード：連続、走査軸：２θ／θ、オフセット：０°、固定角：０°、ゴニオメータ：縦型ゴニオメータ２軸、とする。
【００２４】
上述したようなピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））を有するスパッタ面を実現する上で、スパッタリングターゲットは相対密度が７０〜９５％の範囲のＳｉ焼結材で構成することが好ましい。Ｓｉターゲットを構成するＳｉ焼結材を、相対密度が９５％を超える状態まで高密度化すると、その過程で特定の結晶面に配向しやすくなる。一方、Ｓｉ焼結材の相対密度が７０％未満では焼結材の強度が不足して、ターゲット形状に加工する際に割れや欠け等が生じやすくなる。これはＳｉターゲットの製造コストの増大要因となる。
【００２５】
さらに、相対密度が７０〜９５％の範囲のＳｉ焼結材を具備するスパッタリングターゲットは、スパッタ時の成膜速度の向上にも寄与する。すなわち、比較的相対密度が低いＳｉターゲットによれば、ターゲット表面の見掛け上の表面積が増大することから、Ａｒイオン等によりスパッタされる面積が大きくなる。その結果としてスパッタ時の成膜速度を高めることができる。特に、Ｓｉターゲットによる酸素のトラップが成膜速度の低下の一因と考えられることから、スパッタされる面積を増大させることでＳｉ酸化膜の成膜速度をより効果的に高めることができる。
【００２６】
Ｓｉターゲットの相対密度が９５％を超える場合には、スパッタ面積の増大による成膜速度の向上効果を十分に得ることができない。なお、従来の溶解材によるＳｉターゲットは、単結晶材および多結晶材のいずれにおいても相対密度が約１００％であり、これが成膜速度の遅さの一因と考えられる。各種のスパッタリングターゲットとして焼結材を適用することが行われている。この場合には相対密度が例えば９９％以上の高密度材、すなわち溶解材に近い密度を有する焼結材を用いることが一般的である。よって、従来の焼結材からなるスパッタリングターゲットにおいては、溶解材ターゲットと同様に、ターゲットの高密度化が成膜速度の低下要因になっていたものと考えられる。
【００２７】
一方、Ｓｉターゲットの相対密度が７０％未満の場合には強度が不足するだけでなく、パーティクルやダスト等の発生も多くなり、Ｓｉ酸化膜の品質低下等を招くおそれがある。Ｓｉターゲットの相対密度は８０〜９５％の範囲とすることがより好ましい。このような相対密度を有するＳｉターゲットを用いることによって、成膜速度の向上を図ると共に、高品質のＳｉ酸化膜を再現性よく得ることができる。Ｓｉターゲットの相対密度は９０％以上とすることがさらに好ましく、これによってＳｉ酸化膜の膜厚や品質等の特性を向上させることができる。
【００２８】
Ｓｉターゲットの相対密度に関しては、成膜速度をターゲット全体として均一に高めると共に、スパッタ膜（例えばＳｉ酸化膜）の膜厚分布の均一性等を向上させる上で、ターゲット全体としての相対密度のバラツキを低く抑えることが好ましい。具体的には、Ｓｉターゲット全体としての相対密度のバラツキを３０％以内とすることが好ましい。このような相対密度のバラツキが小さいＳｉターゲットを用いることによって、ターゲット全体の成膜速度をより均一に高めることが可能となる。これはスパッタ膜（例えばＳｉ酸化膜）の膜面内における膜厚分布の均一性の向上に寄与する。Ｓｉターゲット全体としての相対密度のバラツキは１０％以内とすることがより好ましい。
【００２９】
なお、Ｓｉターゲットの相対密度およびそのバラツキは、以下のようにして求めた値を示すものとする。例えば、Ｓｉターゲットが円盤状の場合、ピーク強度比を測定する際と同様にして、ターゲットの各部（合計１７個所）からそれぞれ試験片を採取する。これら１７個の試験片の相対密度を測定し、これらの測定値の平均値をＳｉターゲットの相対密度とする。また、相対密度のバラツキは、各試験片の相対密度（各測定値）の最大値と最小値から、［｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）｝×１００（％）］の式に基づいて求めるものとする。各試験片の相対密度はアルキメデス法により測定するものとする。
【００３０】
上述したようなＳｉ焼結材からなるスパッタリングターゲットは適度な硬度を有する。具体的には、ビッカース硬さがＨｖ３００〜８００の範囲のＳｉターゲットを実現することができる。このような硬度に基づいて、使用頻度が低い段階でのＳｉターゲットの割れ等を防ぐことが可能となる。Ｓｉターゲットのビッカース硬さがＨｖ８００を超えると、ターゲット内部で熱応力を緩和することができず、使用頻度が低い段階（例えばＳｉターゲットの厚みに対するエロージョン深さが１／４に満たない段階）で割れ等が生じてしまう。一方、Ｓｉターゲットのビッカース硬さがＨｖ３００未満であると、例えばターゲット形状に加工する際に割れや欠け等が生じやすくなる。
【００３１】
Ｓｉ焼結材からなるスパッタリングターゲットの硬度は、ビッカース硬さでＨｖ４００〜６００の範囲であることがより好ましい。さらに、スパッタリングターゲットの硬度の均一性を高めることも重要であり、このためにターゲット全体としての硬度（ビッカース硬さ）のバラツキは３０％以内とすることが好ましい。ビッカース硬さのバラツキが大きいと、Ｓｉターゲット内部の熱応力が不均一になりやすく、これによってターゲットに割れ等が生じやすくなる。Ｓｉターゲット全体としてのビッカース硬さのバラツキは１０％以内であることがより好ましい。
【００３２】
上述したような硬度を有するＳｉターゲットは、ターゲット素材としてＳｉ焼結材を使用すると共に、その密度を適度な範囲に制御することで得ることができる。Ｓｉ焼結材を製造する際に、原料粉末としてのＳｉ粉末の純度や粒径、Ｓｉ粉末を焼結する際の条件、具体的には焼結法、焼結温度、焼結時間、焼結時の圧力等を適宜選択ないしは設定する。このように、Ｓｉ焼結材の製造条件を制御することによって、Ｓｉ焼結材ひいてはそれを用いたＳｉターゲットの硬度を所望の値に制御することができる。
【００３３】
なお、Ｓｉターゲットの硬度（ビッカース硬さ）およびそのバラツキは、以下のようにして求めた値を示すものとする。例えば、ターゲットが円盤状の場合、前述したピーク強度比と同様に１７個所からそれぞれ試験片を採取する。これら１７個の試験片のビッカース硬さを測定し、これらの測定値の平均値をＳｉターゲットのビッカース硬さとする。また、ビッカース硬さのバラツキは、各試験片のビッカース硬さ（各測定値）の最大値と最小値から、［｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）｝×１００（％）］の式に基づいて求めるものとする。試験片のビッカース硬さは、各試験片の表面を鏡面研磨（例えば＃１０００まで研磨＋バフ研磨）し、この鏡面に対してビッカース圧痕試験機（島津製ＨＭＶ２００）を用いて荷重２００ｇ（荷重負荷時間１０ｓｅｃ）を負荷して測定する。
【００３４】
この実施形態のスパッタリングターゲット（Ｓｉターゲット）は、さらに０．０１〜１質量％の範囲の酸素を含有することが好ましい。このような量の酸素を含有するＳｉターゲットによれば、それを用いてＳｉ酸化膜を成膜する際に、Ｓｉターゲットにトラップされるスパッタ雰囲気中の酸素量が低減される。このため、反応性スパッタに寄与する酸素プラズマイオンが多くなる。よって、スパッタ成膜する際の成膜速度、特にＳｉ酸化膜の成膜速度を向上させることができる。
【００３５】
すなわち、Ｓｉターゲットの酸素含有量が０．０１質量％未満であると、成膜時にＳｉターゲットにスパッタ雰囲気中の酸素がトラップされ、これによって反応性スパッタに寄与する酸素プラズマイオンが低下する。このため、特にＳｉ酸化膜を成膜する際の成膜速度が低下する。なお、従来の溶解材によるＳｉターゲットは酸素含有量が低く、これも成膜速度を低下させる一因になっていたものと考えられる。一方、Ｓｉターゲットの酸素含有量が１質量％を超えると、Ｓｉターゲットの比抵抗が大きくなり、例えばＤＣスパッタを実施した際に異常放電等が生じやすくなる。また、スパッタ成膜が可能であったとしても、Ｓｉ酸化膜の品質低下等を招くおそれが大きい。Ｓｉターゲットの酸素含有量は０．１〜０．５質量％の範囲とすることがより好ましい。
【００３６】
Ｓｉターゲットの酸素含有量に関しては、成膜速度をターゲット全体として均一に高めると共に、スパッタ膜（例えばＳｉ酸化膜）の膜厚分布の均一性を向上させる上で、ターゲット全体としての酸素含有量のバラツキを低く抑えることが好ましい。具体的には、Ｓｉターゲット全体としての酸素含有量のバラツキを３０％以内とすることが好ましい。このような酸素含有量のバラツキが小さいＳｉターゲットを用いることによって、ターゲット全体の成膜速度をより均一に高めることが可能となる。これはスパッタ膜（例えばＳｉ酸化膜）の膜面内における膜厚分布の均一性の向上に寄与する。Ｓｉターゲット全体としての酸素含有量のバラツキは１０％以内とすることがより好ましい。
【００３７】
なお、Ｓｉターゲットの酸素含有量およびそのバラツキは、以下のようにして求めた値を示すものとする。例えば、ターゲットが円盤状の場合、ピーク強度比を測定する際と同様にして、ターゲットの各部（合計１７個所）からそれぞれ試験片を採取する。これら１７個の試験片の酸素含有量を測定し、これらの測定値の平均値をＳｉターゲットの酸素含有量とする。また、酸素含有量のバラツキは、各試験片の酸素含有量（各測定値）の最大値と最小値から、［｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）｝×１００（％）］の式に基づいて求めるものとする。各試験片の酸素含有量は、不活性ガス溶解・赤外線吸収法で測定するものとする。
【００３８】
上述したような酸素含有量を有するＳｉターゲットは、ターゲット素材としてＳｉ焼結材を使用することで得ることができる。そして、Ｓｉ焼結材を製造する際に、原料粉末としてのＳｉ粉末の純度や粒径、Ｓｉ粉末を焼結する際の条件、具体的には焼結法、焼結温度、焼結時間、焼結時の圧力等を適宜選択ないしは設定することによって、Ｓｉ焼結材ひいてはそれを用いたＳｉターゲットの酸素含有量を所望の値に制御することができる。さらに、酸素含有量を所望の範囲に制御する上で、焼結温度で本焼結を行う前に適量の酸素を含む雰囲気中で熱処理（仮焼）することも有効である。
【００３９】
スパッタリングターゲットを構成するＳｉ材には、反射防止膜（低屈折率膜）等の使用用途を考慮して、例えば純度が９９％以上のＳｉ材を使用することが好ましい。ここで言う純度とはＳｉ以外の不純物元素、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｋ等の元素の各含有量（質量％）の合計量を１００％から引いた値を示すものである。このような不純物元素の含有量は１質量％以下、すなわちＳｉの純度は９９％以上であることが好ましい。さらには、Ｓｉターゲット中の不純物元素量が０．５質量％以下、すなわちＳｉの純度が９９．５％以上であることがより好ましい。
【００４０】
実用的には、ターゲット中の不純物元素量が０．０１〜１質量％（Ｓｉの純度が９９〜９９．９９％）の範囲のＳｉ材を用いることが好ましい。なお、不純物としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｋ等を挙げたのは、これら元素はＳｉ原料粉末や製造工程中に不可避的に含まれるもの、あるいは反射防止膜中に含まれると悪影響を与える元素であるからである。言い換えれば、これら不純物元素以外の不純物は、原料や工程中に不可避的に含まれる量が極少量であるため、実用的には無視できる。また、測定方法にはＩＣＰ分析法等の公知の方法が適用される。
【００４１】
上述した実施形態のスパッタリングターゲット（Ｓｉターゲット）は、以下のようにして得ることができる。すなわち、まず上記したような純度を有するＳｉ粉末を、所望のターゲット形状に応じた成形型（例えばカーボン型）内に充填する。この際、Ｓｉ粉末の粒径は目的とするＳｉターゲットの構成に応じて適宜に選択することが好ましい。例えば、スパッタ面を無配向状態とするためには、例えば粒径が１５０μｍ以下の微粉末と粒径が３００μｍ以上の粗粉末とを、質量比で７０：３０〜８０：２０（＝Ｓｉ微粉末：Ｓｉ粗粉末）の範囲で混合したＳｉ粉末を使用することが好ましい。このような混合Ｓｉ粉末を用いることによって、焼結時の配向を抑制することができる。
【００４２】
また、相対密度やビッカース硬さを制御したＳｉターゲットを得るためには、平均粒径が２００μｍ以下のＳｉ粉末、さらに平均粒径が１００μｍ以下のＳｉ粉末を使用することが好ましい。Ｓｉ粉末の粒径は７５〜１００μｍの範囲であることが望ましい。酸素含有量を制御する場合も同様である。さらに、相対密度のバラツキを低減する上で、成形型内にＳｉ粉末を充填した後に振動等を加えて、充填密度およびその均一性を高めることも有効である。Ｓｉターゲットの酸素含有量やそのバラツキを制御するために、適度な量の酸素を含有するＳｉ粉末を使用してもよい。
【００４３】
成形型内に充填されたＳｉ粉末は焼結温度まで昇温され、例えばホットプレス（ＨＰ）やＨＩＰにより加圧焼結される。なお、条件によっては常圧焼結や雰囲気加圧焼結等を適用してもよい。ホットプレスやＨＩＰでＳｉ粉末を焼結するにあたって、スパッタ面の配向を抑制するために、予め１０ＭＰａ程度の圧力を付加した状態で加熱することが好ましい。これはＳｉ粉末が有する方位に変化を与えないためである。
【００４４】
また、酸素含有量を所望の範囲に制御する上で、焼結温度で本焼結を行う前に適量の酸素を含む雰囲気中で熱処理（仮焼）することも有効である。酸素を含有させるための熱処理工程は、例えば５００℃の温度にて１〜５時間程度の条件で実施することが好ましい。ビッカース硬さの向上については脱ガス処理が有効である。ビッカース硬さの向上と同時に酸素含有量を制御するためには、脱ガスのための熱処理の後期に適量の酸素を熱処理雰囲気中に導入することが好ましい。
【００４５】
Ｓｉ粉末の焼結は８００〜１３００℃の範囲、さらには８００〜１１００℃の範囲の温度で実施することが好ましい。また、焼結温度による保持時間は２時間以上とすることが好ましい。この後、加圧力を取り除いて室温まで冷却する。スパッタ面を無配向状態とするためには、冷却速度は３０℃／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。焼結後の冷却速度を３０℃／ｍｉｎ以下とすることによって、加圧焼結時に生じた結晶方位（特定の結晶方位）を緩和してランダムな状態をより再現性よく得ることができる。
【００４６】
上述したような焼結工程を適用して作製したターゲット素材（Ｓｉ焼結材）を所定の形状に機械加工し、さらに例えばＡｌやＣｕからなるバッキングプレートと接合することによって、目的とするスパッタリングターゲット（Ｓｉターゲット）を得ることができる。バッキングプレートとの接合には一般的な拡散接合やソルダー接合が適用される。ソルダー接合を適用する場合には、公知のＩｎ系やＳｎ系の接合材を介してバッキングプレートと接合する。また、拡散接合の温度は６００℃以下とすることが好ましい。
【００４７】
この実施形態のスパッタリングターゲット（Ｓｉターゲット）は、前述したように反射防止膜等の光学薄膜に適用されるＳｉ酸化膜（ＳｉＯｘ膜）の成膜に好適に使用されるものである。ＳｉＯｘ膜はＳｉターゲットを用いて、例えばＡｒとＯ２の混合ガス中で反応性スパッタすることにより得られる。また、Ｓｉターゲットを用いてＳｉ膜をスパッタ成膜し、これにプラズマ酸化処理を施してＳｉＯｘ膜を形成することもできる。
【００４８】
ＳｉＯｘ膜を成膜するにあたって、この実施形態のＳｉターゲットによれば膜厚の面内のバラツキや経時的なバラツキを低減することができるため、高品質のＳｉＯｘ膜を再現性よく得ることが可能となる。これは反射防止膜等の光学薄膜の品質向上に大きく寄与するものである。さらに、Ｓｉターゲットの使用頻度の増加やＳｉＯｘ膜の成膜速度の向上等を図ることができる。これらによって、反射防止膜等の光学薄膜の生産性や品質を向上させることが可能となる。
【００４９】
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
【００５０】
実施例１〜３
まず、ボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末を用意し、このＳｉ粉末を粒径１５０μｍ以下の微粉末と粒径３００μｍ以上の粗粉末とに分級した。これらＳｉ微粉末とＳｉ粗粉末とを、質量比で７０：３０（実施例１）、７５：２５（実施例２）、８０：２０（実施例３）の割合でそれぞれ混合（ボールミルで２時間）した。各Ｓｉ粉末をカーボン型内に充填してホットプレス（ＨＰ）装置にセットした。１０ＭＰａの圧力を初期状態から印加し、Ａｒ雰囲気中にて８００℃（実施例１）、９００℃（実施例２）、１０００℃（実施例３）で３時間保持して焼結した。この後、圧力を取り除いて室温まで１０℃／ｍｉｎの速度で冷却した。
【００５１】
このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）の相対密度（アルキメデス法により測定）は、実施例１が７５％、実施例２が８６％、実施例３が９３％であった。これら各ターゲット素材を直径３００ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、３種類のＳｉスパッタリングターゲットを作製した。これらＳｉターゲットのスパッタ面のＸ線回折を前述した方法にしたがって実施したところ、スパッタ面のＳｉの（１１１）面と（２２０）面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は、実施例１が１．５、実施例２が１．８、実施例３が２．１であった。このようなＳｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００５２】
実施例４〜６
ボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末を用意し、このＳｉ粉末を粒径１５０μｍ以下の微粉末と粒径３００μｍ以上の粗粉末とに分級した。これらＳｉ微粉末とＳｉ粗粉末とを質量比で７０：３０の割合で混合（ボールミルで２時間）した。このようなＳｉ粉末をカプセルに充填して真空封止した後、ＨＩＰ装置にセットした。初期状態から８０ＭＰａ（実施例１）、１００ＭＰａ（実施例２）、１２０ＭＰａ（実施例３）の圧力をそれぞれ印加し、Ａｒ雰囲気中にて７００℃×３ｈｒ（実施例１）、８００℃×５ｈｒ（実施例２）、９００℃×２．５ｈｒ（実施例３）の条件でそれぞれＨＩＰ処理（焼結）した。この後、圧力を取り除いて室温まで２０℃／ｍｉｎの速度で冷却した。
【００５３】
このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）の相対密度は、実施例４が７８％、実施例５が８８％、実施例６が９４％であった。これら各ターゲット素材を直径３００ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、３種類のＳｉスパッタリングターゲットを作製した。これらＳｉターゲットのスパッタ面のＸ線回折を前述した方法にしたがって実施したところ、スパッタ面のＳｉの（１１１）面と（２２０）面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は、実施例４が１．５５、実施例２が１．８２、実施例３が２．０５であった。このような各Ｓｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００５４】
比較例１〜３
粒径１５０μｍ以下（比較例１）、粒径１５０〜３００μｍ（比較例２）、粒径３００μｍ以上（比較例３）のボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末をそれぞれ用意した。これら各Ｓｉ粉末をカーボン型内に充填してホットプレス装置にセットした。５ＭＰａの圧力を初期状態から印加し、Ａｒ雰囲気中にて９００℃の温度でそれぞれ３時間保持して焼結した。この後、圧力を取り除いて室温まで冷却した。
【００５５】
このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を直径３００ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、３種類のＳｉスパッタリングターゲットを作製した。これらＳｉターゲットの相対密度は、比較例１が７３％、比較例２が８２％、比較例３が９０％であったが、スパッタ面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は、比較例１が４．２、比較例２が３．９、比較例３が３．８であった。このような各Ｓｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００５６】
比較例４〜６
粒径１５０μｍ以下（比較例４）、粒径１５０〜３００μｍ（比較例５）、粒径３００μｍ以上（比較例６）のボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末をそれぞれ用意した。これら各Ｓｉ粉末をカプセルに充填して真空封止した後、ＨＩＰ装置にセットした。初期状態から１５０ＭＰａの圧力をそれぞれ印加し、Ａｒ雰囲気中にて１２００℃×３ｈｒ（比較例４）、１３００℃×５ｈｒ（比較例５）、１２５０℃×２．５ｈｒ（比較例６）の条件でそれぞれＨＩＰ処理した。この後、圧力を取り除いて室温まで冷却した。
【００５７】
このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を直径３００ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、３種類のＳｉスパッタリングターゲットを作製した。これらＳｉターゲットの相対密度は、比較例４が９６．５％、比較例５が９８％、比較例６が９９．５％であり、またスパッタ面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は、比較例４が４．５、比較例５が３．９、比較例６が５．５であった。このような各Ｓｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００５８】
比較例７
市販の溶解材からなる多結晶Ｓｉターゲットを用意した。この多結晶Ｓｉターゲットのスパッタ面のピーク強度比（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））は５．５であった。このようなＳｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００５９】
次に、上述した実施例１〜６および比較例１〜７の各Ｓｉスパッタリングターゲットを用いて、スパッタ方式：マグネトロンスパッタ、出力ＤＣ：２ｋＷ、背圧：１×１０−５Ｐａ、Ａｒ：５Ｐａ、Ｏ２：０．５Ｐａ、スパッタ時間：６０ｍｉｎの条件下で、それぞれ８インチのガラス基板上にＳｉ酸化膜（ＳｉＯｘ膜）を成膜した。このようなＳｉ酸化膜の成膜工程において、積算電力が１ｋｗｈ、１００ｋｗｈ、５００ｋｗｈとなった時点のＳｉ酸化膜の面内膜厚分布を測定した。これらの測定結果を表１に示す。なお、Ｓｉ酸化膜の面内膜厚分布は、ガラス基板の直径に対して端部から５ｍｍ間隔で膜厚を測定し、これら各測定値から最大値と最小値を求め、その最大値と最小値から［｛（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）｝×１００（％）］の式に基づいて算出した。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１から明らかなように、実施例１〜６の各Ｓｉスパッタリングターゲットは、Ｓｉ酸化膜の膜面内における膜厚分布のバラツキが小さいことが分かる。さらに、そのような膜厚分布の均一性に優れるＳｉ酸化膜を、成膜初期からライフエンド近くまで安定して得ることが可能であることが分かる。一方、比較例１〜７によるＳｉスパッタリングターゲットを用いた場合には、いずれも膜面内における膜厚分布のバラツキが大きいＳｉ酸化膜しか得られていない。
【００６２】
実施例７〜１２
粒径が７５〜１００μｍのボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末を用意した。このＳｉ粉末をカーボン型内に充填してホットプレス（ＨＰ）装置にセットし、１×１０−３Ｐａの真空中にて８００℃（実施例７）、９００℃（実施例８）、１０００℃（実施例９）、１１００℃（実施例１０）、１２００℃（実施例１１）、１３００℃（実施例１２）でそれぞれ５時間保持して焼結した。焼結時の圧力は２５ＭＰａとした。
【００６３】
このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を直径５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、６種類のＳｉスパッタリングターゲットを作製した。このような各Ｓｉターゲットのビッカース硬さとそのバラツキを前述した方法にしたがって測定した。測定結果は表２に示す通りである。このような各Ｓｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【実施例１３】
【００６４】
粒径が２００μｍ以下のボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末を、カーボン型内に充填してホットプレス（ＨＰ）装置にセットした。そして、１×１０−３Ｐａの真空中にて１３００℃で５時間保持して焼結した。焼結時の圧力は２５ＭＰａとした。このようにして得たターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を直径５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、Ｓｉスパッタリングターゲットを作製した。このＳｉターゲットのビッカース硬さとそのバラツキは表２に示す通りである。このようなＳｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００６５】
実施例１４〜１６
粒径が７５〜１００μｍのボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末を、カプセルに充填して真空封止した後にＨＩＰ装置にセットし、Ａｒ雰囲気中にて１１００℃（実施例１４）、１２００℃（実施例１５）、１３００℃（実施例１６）の条件でそれぞれＨＩＰ処理（焼結）した。ＨＩＰ処理時の圧力は１００ＭＰａとした。このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を直径５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、３種類のＳｉスパッタリングターゲットを作製した。各Ｓｉターゲットのビッカース硬さとそのバラツキは表２に示す通りである。このような各Ｓｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００６６】
実施例１７〜１９
粒径が２００μｍ以下のボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末を、カプセルに充填して真空封止した後にＨＩＰ装置にセットした。そして、Ａｒ雰囲気中にて１１００℃（実施例１７）、１２００℃（実施例１８）、１３００℃（実施例１９）の条件でそれぞれＨＩＰ処理（焼結）した。ＨＩＰ処理時の圧力は１００ＭＰａとした。このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を直径５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、３種類のＳｉスパッタリングターゲットを作製した。各Ｓｉターゲットのビッカース硬さとそのバラツキは表２に示す通りである。このような各Ｓｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００６７】
比較例８〜９
粒径が７５〜１００μｍのボロンドープした純度３ＮのＳｉ粉末を、カーボン型内に充填してホットプレス（ＨＰ）装置にセットし、１×１０−３Ｐａの真空中にて５００℃（比較例８）、７００℃（比較例９）でそれぞれ５時間保持して焼結した。焼結時の圧力は２５ＭＰａとした。このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）をターゲット形状に機械加工したところ、いずれも加工中に割れが生じてターゲットとして使用できなかった。
【００６８】
比較例１０〜１１
市販の溶解材からなる多結晶Ｓｉターゲット（比較例１０）および単結晶Ｓｉターゲット（比較例１１）を用意した。これら溶解材ターゲットのビッカース硬さは、多結晶Ｓｉターゲット（比較例１０）がＨｖ１１０９、単結晶Ｓｉターゲット（比較例１１）がＨｖ９０７であった。これらのＳｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００６９】
次に、上述した実施例７〜１９および比較例１０〜１１の各Ｓｉスパッタリングターゲットを用いて、スパッタ方式：マグネトロンスパッタ、出力ＤＣ：１ｋＷ、スパッタ圧：５Ｐａ、Ａｒ：５０ｓｃｃｍ、Ｏ２：１０ｓｃｃｍの条件下で、それぞれガラス基板上にＳｉ酸化膜（ＳｉＯｘ膜）を成膜した。このようなＳｉ酸化膜の成膜工程を連続して行い、Ｓｉターゲットに割れが生じた時点でエロージョン深さを測定した。その測定結果を表２に示す。
【００７０】
【表２】
【００７１】
表２から明らかなように、比較例１０〜１１の各Ｓｉスパッタリングターゲットは割れが比較的早期に生じている（エロージョン深さが浅い）。これに対して、実施例７〜１９の各Ｓｉスパッタリングターゲットは使用頻度が高められていることがエロージョン深さから分かる。特に、ビッカース硬さがＨｖ３００〜８００の範囲であると共に、ビッカース硬さのバラツキが３０％以内のＳｉスパッタリングターゲット（実施例７〜１２および実施例１４〜１６）は、割れが生じた時点のエロージョン深さが深く、長寿命化が達成されていることが分かる。なお、実施例７〜１９の各Ｓｉスパッタリングターゲットは、いずれも相対密度が７０〜９５％の範囲のＳｉ焼結材を使用したものである。
【実施例２０】
【００７２】
粒径が７５〜１００μｍの範囲のＳｉ粉末（純度４Ｎ）を用意し、このＳｉ粉末をカーボン型内に充填した。この際、カーボン型に振動を加えることによって、Ｓｉ粉末の充填密度を高めると共に、充填密度の均一化を図った。これをホットプレス（ＨＰ）装置にセットし、１×１０−３Ｐａの真空雰囲気中にて２５ＭＰａの圧力を印加しながら９００℃×５時間の条件で焼結した。この後、圧力を取り除いて室温まで冷却した。
【００７３】
このようにして得たターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を直径５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの形状に機械加工した後、Ｃｕ製バッキングプレートにろう付け接合することによって、Ｓｉスパッタリングターゲットを作製した。このＳｉスパッタリングターゲットの相対密度とそのバラツキを前述した方法にしたがって測定したところ、相対密度は７２％、そのバラツキは１２％であった。このようなＳｉターゲットを後述する特性評価に供した。
【００７４】
実施例２１〜２５
上記した実施例２０において、焼結時の条件（焼結法、焼結温度、焼結時間）をそれぞれ示す表３に示す条件に変更する以外は、実施例２０と同様にしてターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を作製した。これら各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を用いて、それぞれ実施例２０と同様にしてＳｉスパッタリングターゲットを作製した。各Ｓｉスパッタリングターゲットの相対密度とそのバラツキは表３に示す通りである。このような各Ｓｉスパッタリングターゲットを後述する特性評価に供した。
【００７５】
比較例１２〜１５
上記した実施例２０において、Ｓｉ粉末の粒径や焼結時の条件（焼結法、焼結温度、焼結時間）をそれぞれ表３に示す条件に変更する以外は、実施例２０と同様にしてターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を作製した。これら各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を用いて、それぞれ実施例２０と同様にしてＳｉスパッタリングターゲットを作製した。各Ｓｉスパッタリングターゲットの相対密度とそのバラツキは表３に示す通りである。このような各Ｓｉスパッタリングターゲットを後述する特性評価に供した。
【００７６】
次に、上述した実施例２０〜２５、比較例１０〜１１（市販の多結晶Ｓｉターゲットと単結晶Ｓｉターゲット）、および比較例１２〜１６の各Ｓｉスパッタリングターゲットを用いて、以下の条件でＳｉ酸化膜（ＳｉＯｘ膜）をスパッタ成膜した。スパッタ成膜にはＤＣスパッタを適用し、スパッタ条件はスパッタガス：Ａｒ＝５０ｓｃｃｍ＋Ｏ２＝１０ｓｃｃｍ、スパッタ圧：５Ｐａ、出力：１００Ｗ、スパッタ時間：６００ｓｅｃとした。このような条件下でガラス基板上にＳｉ酸化膜（ＳｉＯｘ膜）を成膜した。各Ｓｉ酸化膜の膜厚を段差計にて測定し、各膜厚を成膜時間（６００ｓｅｃ）で割って成膜速度（ｎｍ／ｍｉｎ）を求めた。その結果を表３に併せて示す。
【００７７】
【表３】
【００７８】
実施例２６〜２７
上記した実施例２０において、Ｓｉ粉末の粒径を表４に示す条件に変更する以外は、実施例２０と同様にしてターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を作製した。これら各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を用いて、それぞれ実施例２０と同様にしてＳｉスパッタリングターゲットを作製した。これらＳｉスパッタリングターゲットの酸素含有量とそのバラツキを前述した方法にしたがって測定した。その結果は表４に示す通りである。なお、各Ｓｉスパッタリングターゲットの相対密度は７２％、７６％であった。このような各Ｓｉスパッタリングターゲットを後述する特性評価に供した。
【００７９】
実施例２８〜３０
表４に示す粒径を有する各Ｓｉ粉末をカーボン型内に充填し、真空雰囲気中にて表４に示す条件下でそれぞれ仮焼工程を実施した。この後、２５ＭＰａの圧力を印加しながら８００〜１２００℃×５時間の条件で焼結（ＨＰ焼結）した。この後、圧力を取り除いて室温まで冷却した。このようにして得た各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を用いて、それぞれ実施例２０と同様にしてＳｉスパッタリングターゲットを作製した。これらＳｉスパッタリングターゲットの酸素含有量とそのバラツキを前述した方法にしたがって測定した。その結果は表４に示す通りである。このような各Ｓｉスパッタリングターゲットを後述する特性評価に供した。
【００８０】
比較例１６〜２０
上記した実施例２８において、Ｓｉ粉末の粒径や仮焼工程の条件（仮焼温度、仮焼時間）をそれぞれ表４に示す条件に変更する以外は、実施例２８と同様にしてターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を作製した。これら各ターゲット素材（Ｓｉ焼結体）を用いて、それぞれ実施例２０と同様にしてＳｉスパッタリングターゲットを作製した。各Ｓｉスパッタリングターゲットの酸素含有量とそのバラツキは表４に示す通りである。このような各Ｓｉスパッタリングターゲットを後述する特性評価に供した。
【００８１】
次に、上述した実施例２６〜３０、比較例１０〜１１、および比較例１６〜２０の各Ｓｉスパッタリングターゲットを用いて、それぞれ実施例２０と同一条件下でガラス基板上にＳｉ酸化膜（ＳｉＯｘ膜）を成膜した。このようなＳｉ酸化膜の成膜速度を実施例２０と同様にして測定、評価した。その結果を表４に併せて示す。
【００８２】
【表４】
【００８３】
表４から明らかなように、実施例２６〜３０の各Ｓｉスパッタリングターゲットは酸素含有量を制御しているため、Ｓｉ酸化膜の成膜速度が向上していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明のスパッタリングターゲットは、スパッタ面の結晶方位や相対密度、硬度、酸素含有量等の構成を制御しているため、成膜した膜の膜厚特性の向上、成膜コストや不良発生率の低減等を図ることができる。このようなスパッタリングターゲットを用いることによって、成膜コストおよび不良発生率の低減を図ると共に、膜厚分布や膜特性等を均一化したＳｉ酸化膜を再現性よく得ることが可能となる。これらは例えば光学薄膜のコスト削減や特性向上等に大きく寄与するものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、
前記ターゲットのスパッタ面の結晶面方位をＸ線回折法で測定した際のＳｉの（１１１）面のピーク強度（Ｉ（１１１））と（２２０）面のピーク強度（Ｉ（２２０））の比率（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））が１．８±０．３の範囲であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
請求項１記載のスパッタリングターゲットにおいて、
相対密度が７０％以上９５％以下の範囲のＳｉ焼結材を具備することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項３】
請求項１記載のスパッタリングターゲットにおいて、
ビッカース硬さでＨｖ３００以上Ｈｖ８００以下の範囲の硬度を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項４】
Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、
相対密度が７０％以上９５％以下の範囲のＳｉ焼結材を具備することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項５】
Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、
ビッカース硬さでＨｖ３００以上Ｈｖ８００以下の範囲の硬度を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項６】
請求項５記載のスパッタリングターゲットにおいて、
ターゲット全体としての前記ビッカース硬さのバラツキが３０％以内であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項７】
請求項５記載のスパッタリングターゲットにおいて、
相対密度が７０％以上９５％以下の範囲のＳｉ焼結材を具備することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項８】
Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、
酸素含有量が０．０１質量％以上１質量％以下の範囲であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項９】
請求項８記載のスパッタリングターゲットにおいて、
相対密度が７０％以上９５％以下の範囲のＳｉ焼結材を具備することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットにおいて、
酸化膜形成用ターゲットであることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットにおいて、
光学薄膜の形成用ターゲットとして用いられることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気中でスパッタ成膜してＳｉ酸化膜を形成する工程を具備することを特徴とするＳｉ酸化膜の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載のＳｉ酸化膜の製造方法において、
前記Ｓｉ酸化膜は光学薄膜であることを特徴とするＳｉ酸化膜の製造方法。
【請求項１】
Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、
前記ターゲットのスパッタ面の結晶面方位をＸ線回折法で測定した際のＳｉの（１１１）面のピーク強度（Ｉ（１１１））と（２２０）面のピーク強度（Ｉ（２２０））の比率（Ｉ（１１１）／Ｉ（２２０））が１．８±０．３の範囲であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
請求項１記載のスパッタリングターゲットにおいて、
相対密度が７０％以上９５％以下の範囲のＳｉ焼結材を具備することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項３】
請求項１記載のスパッタリングターゲットにおいて、
ビッカース硬さでＨｖ３００以上Ｈｖ８００以下の範囲の硬度を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項４】
Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、
相対密度が７０％以上９５％以下の範囲のＳｉ焼結材を具備することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項５】
Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、
ビッカース硬さでＨｖ３００以上Ｈｖ８００以下の範囲の硬度を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項６】
請求項５記載のスパッタリングターゲットにおいて、
ターゲット全体としての前記ビッカース硬さのバラツキが３０％以内であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項７】
請求項５記載のスパッタリングターゲットにおいて、
相対密度が７０％以上９５％以下の範囲のＳｉ焼結材を具備することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項８】
Ｓｉから実質的になるスパッタリングターゲットであって、
酸素含有量が０．０１質量％以上１質量％以下の範囲であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項９】
請求項８記載のスパッタリングターゲットにおいて、
相対密度が７０％以上９５％以下の範囲のＳｉ焼結材を具備することを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットにおいて、
酸化膜形成用ターゲットであることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットにおいて、
光学薄膜の形成用ターゲットとして用いられることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載のスパッタリングターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気中でスパッタ成膜してＳｉ酸化膜を形成する工程を具備することを特徴とするＳｉ酸化膜の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載のＳｉ酸化膜の製造方法において、
前記Ｓｉ酸化膜は光学薄膜であることを特徴とするＳｉ酸化膜の製造方法。
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３１０２８
【国際公開日】平成１７年４月７日（２００５．４．７）
【発行日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１４１９８（Ｐ２００５−５１４１９８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１３８３３
【国際出願日】平成１６年９月２２日（２００４．９．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０３０５８３２８）東芝マテリアル株式会社 (252)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年４月７日（２００５．４．７）
【発行日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１３８３３
【国際出願日】平成１６年９月２２日（２００４．９．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０３０５８３２８）東芝マテリアル株式会社 (252)
【Ｆターム（参考）】
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