噴濺靶及其製造方法
2023-05-01 11:01:16
專利名稱：噴濺靶及其製造方法
技術領域：
本發明是關於在噴濺和薄膜形成中使用的噴濺靶。
因此，為了以更高效率、低成本進行成膜，即使現在也每天進行濺射條件或濺射裝置等的改進。作為其改進之一，採用使用大型的噴濺靶、使成膜面積增大從而更高效率成膜的方法。因此，要求大型的噴濺靶。
但是，在製作大型的噴濺靶上，還有一些問題，其中之一是在靶上產生的應力問題。
一般，通過將靶和銅製的後板疊合來製作噴濺靶。這種疊合方法，是在靶和後板之間填充低熔點金屬、低熔點合金，例如In、In系合金等，加熱至低熔點金屬、低熔點合金的熔點以上，使靶和後板之間的低熔點金屬、低熔點合金熔化後，進行冷卻，通過使低熔點金屬、低熔點合金再凝固，將靶和後板進行釺焊。此時，在靶是大型靶的情況下，由於靶和後板的熱膨脹率的不同，從低熔點合金的再凝固溫度至室溫的熱應變，通過低熔點金屬、低熔點合金層蓄積在靶和後板之間。
進而，在將上述那樣結合的噴濺靶進行噴濺的場合，首先在開始，在噴濺裝置上安裝噴濺靶。此後，將裝置內抽成真空，利用冷卻水冷卻噴濺靶。此時，噴濺靶經受裝置內和裝置外的壓力差及由冷卻水的水壓產生的應力。該應力應變，通過低熔點合金層再蓄積在靶和後板之間。
另外，在成膜時，加熱靶的噴濺面，而結合面藉助後板利用冷卻水進行冷卻。因此，在靶上進一步附加熱應變。
如上所述，在採用噴濺法進行成膜的過程中，在靶上產生各種各樣的應力。靶越大型化，這種應力越大，在靶上產生裂縫或裂紋等。在噴濺中產生裂縫或裂紋等情況下，從裂縫或裂紋等發生打火(ア—キング)或球粒(ノジユ—ル)，而使成膜的合格率降低。
因此，對此採用提高靶自身的強度，從而使靶自身不易產生裂紋的方法。作為提高靶的強度的方法，已提出增大靶的密度、在適當的溫度進行燒結靶、使靶的晶粒直徑達到適當大小等的方法。
但是，使用提高上述的靶強度的技術，儘管靶的強度是足夠的，但在噴濺中，常常發生靶開裂的問題。
本發明人發現，在研磨加工靶時的研磨方向對靶自身的強度有顯著的影響，從而完成本發明。
本發明第1方面的噴濺靶，其特徵在於，在具有a邊和b邊、形狀比是a∶b的矩形靶上，是a＜b，在噴濺面和冷卻面中的至少噴濺面上具有沿大致垂直於上述b邊的方向排列的研磨痕。
在這樣的本發明第1方面中，沿大致垂直於矩形靶的長邊的方向形成研磨痕，因此即使有應力負荷，也有不易產生裂紋的優點。
本發明第2方面的噴濺靶，其特徵在於，在第1方面中，上述研磨麵的表面粗糙度Ra是2μm以下。
在這樣的第2方面中，研磨麵的表面粗糙度Ra是2μm以下，因此是更不易產生裂紋的。
本發明的第3方面是噴濺靶的製造方法，其特徵在於，在具有a邊和b邊、形狀比是a∶b的矩形靶的製造方法中，在a＜b時，具備將噴濺面和冷卻面中的至少噴濺面沿垂直於上述b邊的方向進行研磨加工的工序。
在這樣的第3方面中，沿大致垂直於矩形靶的長邊的方向進行研磨加工，因此即使有應力負荷，也能製造不易產生裂紋的靶。
本發明的第4方面是噴濺靶的製造方法，其特徵在於，在第3方面中使上述研磨麵的表面粗糙度Ra研磨加工成2μm以下。
在這樣的第4方面中，進行研磨麵的表面粗糙度Ra成為2μm以下的研磨加工，因此得到更不易產生裂紋的靶。
以下，詳細地說明本發明。
在有裂開性的靶中存在有方向性的傷時，在沿該傷的方向有垂直的拉伸應力負荷的場合，使該傷在起點發生裂縫，靶比較容易地發生開裂。但是，在沿平行於該傷方向有拉伸應力負荷的場合，不產生以該傷為起點的裂縫，因此靶變得難以開裂。
根據這樣的原理，推測本發明難以產生裂紋。即得到以下的認識在具有a邊和b邊、形狀比是a∶b且b＞a的矩形靶中，與平行於a邊方向的應力相比，難以產生平行於b邊方向的應力，因此具有沿垂直於b邊方向的研磨傷(研磨痕)的靶，比具有沿平行於b邊方向的研磨傷的靶難以產生裂紋。這通過後述的試驗例就可以清楚。
在使用規定的噴濺靶進行噴濺而成膜時，在靶上產生什麼樣的應力的解析，因為受噴濺靶的形狀、大小、進而噴濺裝置的結構等的影響，所以是非常困難的。
通常，像具有裂開性的陶瓷那樣的靶，利用砂輪等進行研磨加工，具體地說，要使旋轉的砂輪滑動而將靶研磨，但按照本發明的方法，在製造噴濺靶時，可以一邊平行於是短邊的a邊使砂輪滑動，一邊進行研磨。由此，就在噴濺靶上殘留和研磨方向平行的研磨傷(研磨痕)。
本發明使用的靶材料沒有特別的限制，一般如果是噴濺和薄膜形成中使用的材料，就不加特別的限制。
另外，雖然通過將靶和規定的後板進行疊合來製作本發明的噴濺靶，但後板的材質、結合材料、結合方法等沒有特別的限制。作為後板，一般使用銅製或者銅合金制的後板。另外，作為結合材料，一般例如使用In、In系合金等低熔點金屬、低熔點合金層。
如上所述，按照本發明，通過使矩形靶的研磨傷垂直於長邊方向，來進一步提高靶的強度，達到防止產生由應力引起的裂紋等的效果。
圖2是說明本發明實施例3的靶的研磨加工的圖。
圖3是說明本發明比較例1的靶的研磨加工的圖。
符號說明10靶；11研磨傷；15 4分割的靶；16研磨傷；21旋轉砂輪；30後板。
(實施例1)如
圖1所示，一邊使旋轉的砂輪21沿垂直於長邊b的方向(平行於短邊a的方向)移動，一邊研磨短邊a是127mm、長邊b是381mm、厚度t是6mm大小的一體的ITO靶10的噴濺面。研磨傷11是平行於短邊a方向。沿冷卻面平行於長邊b的方向(垂直於短邊a的方向)進行研磨加工。
使用In的結合材料，將這樣的ITO靶10接合在尺寸140×400mm、厚度6mm的無氧銅製的後板30上，製成噴濺靶。
製作10枚同樣的噴濺靶，供給試驗。各個靶的噴濺面和冷卻面的表面粗糙度Ra是1.5～1.8μm的範圍。
(實施例2)和實施例1同樣地研磨與實施例1相同尺寸的靶的噴濺面和冷卻面，但研磨成表面粗糙度Ra比實施例1小。
製作10枚相同的噴濺靶，供給試驗。各個靶的噴濺面和冷卻面的表面粗糙度Ra是0.3～0.6μm的範圍。
(實施例3)如圖2所示，將和實施例1相同尺寸的靶分割成4片，使1片的尺寸成為短邊a是95.25mm、長邊b是127mm、厚度t是6mm。對每個片研磨各靶15的噴濺面和冷卻面。研磨方向規定為噴濺面和冷卻面均垂直於長邊b的方向。各靶15沿垂直於長邊b的方向有研磨傷16。
使用In的結合材料將這些靶15疊合在與實施例1相同尺寸的後板30上，製成噴濺靶。
製作10枚相同的噴濺靶，供給試驗。各個靶的噴濺面和冷卻面的表面粗糙度Ra是1.5～1.7μm的範圍。
(比較例1)如圖3所示，除了沿平行於b邊的方向研磨和實施例1相同的ITO靶10A的噴濺面和冷卻面的兩者以外，和實施例1同樣地製作噴濺靶。研磨傷11A是平行於長邊b的方向。
製作10枚相同的噴濺靶，供給試驗。各個靶的噴濺面和冷卻面的表面粗糙度Ra是1.5～1.7μm的範圍。
(比較例2)同樣將靶分割成和實施例3相同尺寸的4片，除了均沿平行於b邊研磨噴濺面和冷卻面以外，和實施例3同樣地製作噴濺靶。
製作10枚相同的噴濺靶，供給試驗。各個靶的噴濺面和冷卻面的表面粗糙度Ra是1.5～1.7μm的範圍。
(試驗例1)用螺栓固定實施例1、2和比較例1的噴濺靶的各個4邊，在0～2.5kgf/cm2之間、以0.5kgf/cm2的間隔向靶的裡面導入等壓供給的氣體，測定靶產生裂紋時的壓力。
在下表1中示出靶開始產生裂紋時的壓力和產生裂紋的靶個數。
從該結果可知，研磨傷垂直於長邊b方向的實施例1和2的噴濺靶，比研磨傷平行於長邊b的比較例1不易產生裂紋。另外也確認，表面粗糙度Ra更小的實施例2，比實施例1更不易產生裂紋。
表1
(試驗例2)用螺栓固定實施例3和比較例2的噴濺靶的各個4邊，在0～4kgf/cm2之間、以0.5kgf/cm2的間隔向靶的裡面導入等壓供給的氣體，測定靶產生裂紋時的壓力。
在下表2中示出靶開始產生裂紋時的壓力和產生裂紋的靶個數。
從該結果可知，研磨傷垂直於長邊b方向的實施例3的噴濺靶，比研磨傷平行於長邊b的比較例2不易產生裂紋。
表2
權利要求
1.一種噴濺靶，其特徵在於，在具有a邊和b邊、形狀比是a∶b的矩形靶中，是a＜b，在噴濺面和冷卻面中的至少噴濺面上具有沿大致垂直於所述b邊方向排列的研磨痕。
2.如權利要求1所述的噴濺靶，其特徵在於，所述研磨麵的表面粗糙度Ra在2μm以下。
3.一種噴濺靶的製造方法，其特徵在於，在具有a邊和b邊、形狀比是a∶b的矩形靶的製造方法中，在a＜b時，具備將噴濺面和冷卻面中的至少噴濺面沿大致垂直於所述b邊的方向進行研磨加工的工序。
4.如權利要求3所述的噴濺靶的製造方法，其特徵在於，所述研磨麵的表面粗糙度Ra在2μm以下。
全文摘要
本發明提供改進靶的加工方法、防止發生由應力產生的裂紋等的噴濺靶及其製造方法。在具有a邊和b邊、形狀比是a∶b的矩形靶中,是a<b,在噴濺面和冷卻面中的至少噴濺面上具有沿大致垂直於上述b邊的方向排列的研磨傷。
文檔編號C23C14/34GK1382828SQ0210509
公開日2002年12月4日 申請日期2002年2月21日 優先權日2001年4月24日
發明者尾野直紀, 林博光 申請人:三井金屬礦業株式會社