CN102791904A

CN102791904A - 溅射靶

Info

Publication number: CN102791904A
Application number: CN2011800044979A
Authority: CN
Inventors: 熊原吉一
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2031-08-04
Also published as: JP5364173B2; KR20140139140A; CN102791904B; KR101627012B1; TW201231700A; JPWO2012101850A1; KR20120108981A; WO2012101850A1; TWI510660B

Abstract

一种溅射靶，整体为矩形，并且中央的靶部位具有平坦的溅射面，两端的靶部位具有倾斜的溅射面，所述溅射靶的特征在于，所述两端的靶部位的最大厚度比中央的靶部位的厚度大，该两端的靶部位的溅射面具备：从最大厚度部朝向靶中央向下方倾斜的角度α的倾斜面、和与该角度α的倾斜面相对的角度β的倾斜面。提供靶的使用效率高、并且在整个溅射寿命期间膜的均匀度(膜厚的均匀性)良好的靶。

Description

溅射靶

技术领域

本发明提供通过溅射法形成薄膜时使用的溅射靶，靶的使用效率高，并且在整个溅射寿命期间膜的均匀度(膜厚的均匀性)良好。

背景技术

利用溅射的薄膜的形成方法，广泛用于各种电子电气部件等的制造。溅射法利用如下原理：使作为阳极的基板与作为阴极的靶对置，在惰性气氛下在这些基板与靶之间施加高电压，从而产生电场，此时电离后的电子与惰性气体发生撞击而形成等离子体，该等离子体中的阳离子轰击靶表面，从而轰击出靶构成原子，该飞出的原子附着到对置的基板表面上，从而形成膜。

目前，溅射大多使用被称为所谓的磁控溅射的方法。磁控溅射法是在靶的背侧安装磁铁而在靶表面沿与电场垂直的方向产生磁场后进行溅射的方法，具有如下特征：在这样的正交电磁场空间内能够使等离子体稳定化并且高密度化，从而能够增大溅射速度。

通常，磁控溅射在磁场中捕获电子，有效地电离溅射气体，根据磁铁的结构和种类、以及溅射条件、靶的材质、靶的形状、溅射装置的种类等，在溅射中的、靶的侵蚀(腐蚀)部分不同，无法形成均匀的腐蚀。上述情况并不限于磁控溅射法，在其他溅射法中也同样。

靶在被腐蚀最深的部位达到极限时到寿命，更换为新靶。通常，靶形成为平板状或圆筒形。另外，靶被局部地深度腐蚀时，产生无法均匀地发生溅射、膜的均匀度(膜厚的均匀性)变差的问题。

而且，尽管靶还残留有厚度，但有时也会到寿命。该情况为，在靶寿命的过程中，在成膜步骤中规定的膜的均匀度(膜厚的均匀性)和工序损失率等管理值超过某设定允许值的情况。此时，如果继续使用相同的靶，则超过允许值，因此，即使靶还残留有厚度，也更换为新靶。即，靶的寿命变得比本来短。

由此，对靶的腐蚀面的结构、背衬板的结构、以及靶与背衬板的组装体的结构进行了多种设计。例如，在下述专利文献1中提出了如下的靶：其为长方体多分割靶，并且在受到腐蚀的分割靶中具有高低差的情况下，从高度高的靶的面向高度低的面形成为斜面。

另外，在下述专利文献2中提出了一种溅射靶，在相互邻接的厚度不同的分割靶材的邻接部中，在厚度厚的一侧的分割靶材的邻接部分中形成具有与厚度薄的分割靶材的厚度大致相同的厚度的水平部分，并且上述水平部分的宽度为lmm以上，在上述厚度厚的一侧的分割靶材上，形成从上述厚度厚的一侧的分割靶材的水平部分向上部靶面连续的倾斜部分，上述厚度厚的一侧的分割靶材的倾斜部分与水平部分所成的角度为30°以上且45°以下。

上述专利文献1以及专利文献2均在端部靶材中设置了搭向中央部的倾斜。但是，具有这样的倾斜时，通过溅射进行成膜时，有时在膜的均匀度方面产生问题。具体而言，观察到与使用不具有倾斜的靶材进行成膜的情况相比基板面内的膜厚分布变差的现象。

结果，随着该膜厚分布的变差，在膜的表面电阻率(薄层电阻率)和透射率方面也产生分布的变差，将靶材设为ITO(氧化铟锡(IndiumTin Oxide))形成透明导电膜来制作LCD或PDP等显示装置的情况等下，在显示特性方面产生不均匀性，不适于大型显示装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3760652号公报

专利文献2：日本专利第4318439号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明鉴于如上所述的问题或缺陷而完成，对于通过溅射法形成薄膜时使用的溅射靶而言，提出了具有倾斜部分的靶材、以及膜的均匀度不会变差的形状的靶材，并且提供靶的使用效率高、且在整个溅射寿命期间膜的均匀度(膜厚的均匀性)良好的靶。

用于解决问题的方法

为了解决上述的课题，本发明人得到如下见解，通过使溅射用靶的形状为预想到腐蚀的靶形状，并且使用该靶进行溅射，能够使膜的均匀度(膜厚的均匀性)在整个溅射寿命期间均良好，并且使粒子的产生少，进而延长靶的寿命。需要说明的是，本说明书中使用的“高使用效率靶”是指上述具有预想到腐蚀的形状的靶。

本发明基于上述见解，提供：

1)一种溅射靶，整体为矩形，并且中央的靶部位具有平坦的溅射面，两端的靶部位具有倾斜的溅射面，所述溅射靶的特征在于，上述两端的靶部位的最大厚度比中央的靶部位的厚度大，该两端的靶部位的溅射面具备：从最大厚度部朝向靶中央向下方倾斜的角度α的倾斜面、和与该角度α的倾斜面相对的角度β的倾斜面。

另外，本发明提供：

2)上述1)所述的溅射靶，其特征在于，上述角度α为0.3～45°；

3)上述1)或2)所述的溅射靶，其特征在于，上述角度β为上述角度α的30～80%；

4)上述1)～3)中任一项所述的溅射靶，其特征在于，上述角度α的倾斜面与角度β的倾斜面以直线接合，该接合位置的靶厚度比中央的靶部位的厚度薄。

另外，本发明提供：

5)上述1)～3)中任一项所述的溅射靶，其特征在于，在上述角度α的倾斜面与角度β的倾斜面之间具有平坦面P；

6)上述5)所述的溅射靶，其特征在于，平坦面P的靶的厚度比上述中央的靶部位的厚度薄；

7)上述6)所述的溅射靶，其特征在于，平坦面P的长度L3比角度α的倾斜面的长度L1以及角度β的倾斜面的长度L2短；

8)上述7)所述的溅射靶，其特征在于，上述L1、L2和L3的合计长度为矩形靶的总长的25%以下。

另外，本发明提供：

9)上述1)～8)中任一项所述的溅射靶，其特征在于，靶为分割靶；

10)上述1)～9)中任一项所述的溅射靶，其特征在于，两端的靶部位为具有角度α的倾斜面和角度β的倾斜面的一体靶；

11)上述1)～10)中任一项所述的溅射靶，其特征在于，具有平坦部的两端的靶部位、具有角度α的倾斜面的靶部位、具有角度β的倾斜面的靶部位、在角度α的倾斜面与角度β的倾斜面之间具有平坦面P的靶部位、具备平坦的溅射面的中央的靶部位中的一个或多个为分割靶；

12)上述1)～11)中任一项所述的溅射靶，其特征在于，溅射后的基板面内整体的膜厚均匀度在低于±10%的范围内。

发明效果

对于本发明的通过溅射法形成薄膜时使用的溅射靶而言，提出了具有倾斜部分的靶材、以及膜的均匀度不会变差的形状的靶材，具有靶的使用效率高、并且在整个溅射寿命期间膜的均匀度(膜厚的均匀性)良好的优良效果。

附图说明

图1是实施例(无平坦面P)的靶的平面图(一部分)、C-C截面图、A-A截面图、B-B截面图。

图2是实施例(有平坦面P)的靶的平面图(一部分)、C-C截面图、A-A截面图、B-B截面图。

图3是比较例的靶的平面图(一部分)、C-C截面图、A-A截面图、B-B截面图。

具体实施方式

本发明的溅射靶是整体形状在平面上看为矩形(长方形)的靶。该靶的中央的靶部位，具有平坦的溅射面。对于两端的靶部位而言，从靶的制作和使用的便利性出发，使其为最外部的一部分平坦、而与其接续的部分倾斜的溅射面。如后述图1、图2所示，是在平面上看整体为矩形的溅射靶。

如图1所示，上述两端的靶部位的最大厚度比中央的靶部位的厚度大，该两端的靶部位的溅射面形成从最大厚度部朝向靶中央向下方倾斜的角度α的倾斜面4和与该角度α的倾斜面相对的角度β的倾斜面5。这样，在与角度α的倾斜面相对的位置上形成角度β的倾斜面的构思极新，在现有技术中并不存在，可以说是基础发明。

本发明的靶通常作为磁控溅射用靶使用。就磁控溅射而言，为了提高溅射效率，在靶的背面配置磁铁，但由于磁铁的配置或磁力线的强度，产生受到强腐蚀的部分和未受腐蚀的部分。

上述情况依赖于溅射装置，本发明的靶需要具有能够应对上述情况、能够进行稳定的溅射、并且能够使膜的均匀度更均匀的结构。

另一方面，如上所述，产生受到强腐蚀的部分和未受腐蚀的部分，而受到强腐蚀的部位将制约靶的寿命。

但是，在这种情况下，仍也需要不断提高靶的整体的利用效率。就现有的溅射靶而言，提出了使靶的受到强腐蚀的部位增厚。但是，该情况下，靶与基板间的距离并不固定，因此，尤其是在溅射初期，存在膜的均匀度不稳定的问题。

由此，本申请发明中，为了使靶因溅射而受到腐蚀的部位增厚，并且使膜的均匀度更均匀，制作如上所述的倾斜面。

但是，由于溅射从形成于靶的腐蚀面的倾斜角度α的倾斜面4轰击出的粒子，更多地集中在靶长度方向的中央部。

因此，在该区域中，在基板上形成的膜的膜厚变得比其他区域厚，相反，与倾斜面4对置的位置(后述靶的倾斜面的正上方的位置)的膜厚变薄。由此，形成了膜厚薄的部位与厚的部位，从而膜厚变得不均匀，均匀度变差。

对于本申请发明而言，以与倾斜面4相对的方式形成角度β的新的倾斜面5。因此，从以角度β形成的倾斜面5轰击出的粒子到达与倾斜面4对置的位置，因此，补偿比较例中膜厚变薄的部分，得到在基板面内整体上均匀度良好的膜。

上述角度α的倾斜面4与角度β的倾斜面5以直线接合，但由于角度β的倾斜面5成为中央的靶部位的平坦的面的水平高低的起点，因此，在直线的接合位置上的靶厚度比中央的靶部位的厚度薄。

角度α优选为0.3～45°。角度α超过45°时，即使形成角度β，均匀度的均匀性并不怎么提高。另外，角度β优选在角度α的30～80%的范围内。即，优选使其为α×0.3<β<α×0.8。角度β小于α的30%时，具有难以充分地补偿膜厚变薄的部分的倾向，超过80%时，具有在倾斜面4与倾斜面5的中间部分的膜厚变薄的倾向。

在上述溅射靶的倾斜角度α的倾斜面4与倾斜角度β的倾斜面5之间，如图2所示，也可以设置平坦面P。如上所述，由于角度β的倾斜面5成为中央的靶部位的平坦的面的水平高低的起点，因此，与其连接的平坦面P的厚度比上述中央的靶部位的厚度薄。

使平坦面P的长度L3比角度α的倾斜面L1的长度以及角度β的倾斜面L2的长度短，是对于本申请发明的溅射靶而言用于保持均匀度的均匀性的优选条件。此外，优选上述L1、L2和L3的合计长度为矩形靶的总长的25%以下。但是，该条件为优选的条件，也可以选择其以外的条件。

对于溅射靶而言，可以使其整体为一体型的靶，也可以使其为分割靶。在使其为分割靶的情况下，可以为多种形式，可以仅将两端的靶部位制作成具有角度α的倾斜面和角度β的倾斜面的一体靶(未分割的靶)，使其他部分为适当分割的靶。该形式为代表性的溅射靶的例子。

另外，也可以使具有平坦部的两端的靶部位、具有角度α的倾斜面4的靶部位、具有角度β的倾斜面5的靶部位、在角度α的倾斜面4与角度β的倾斜面5之间具有平坦面P的靶部位、具备平坦的溅射面的中央的靶部位中的一个或多个为分割靶。

作为本发明的溅射靶的材料，可以应用铟、锡、铝、铜、钽、钛、镍、钴、钌、钨、铑、或它们的合金或氧化物等。特别是适用于ITO(铟与锡的氧化物)等显示材料用靶的制作。

在本发明的腐蚀轮廓靶的制造时，预先对平板状的靶进行溅射，考察此时的腐蚀形状以及深度，基于此能够对靶的厚度进行调节。

由此，即使存在根据靶的材料的种类而变化的腐蚀差异，但根据固有的靶腐蚀，也能够容易地制造高使用效率靶。

本发明的靶具有容易制作、并且能够延长该靶的寿命的优点。此外，具有能够在溅射初期以及整个溅射寿命期间使膜的均匀度(膜厚的均匀性)良好、并且粒子的产生少的优良的效果。进而，具有如下效果：即使存在根据靶的材料的种类而变化的腐蚀差异，但根据固有的靶腐蚀，也能够容易地制造高使用效率靶。

实施例

以下，用本发明的实施例和比较例对本发明的特征进行说明。需要说明的是，以下的例子是为了容易地理解发明而列举的，本发明不受这些实施例的限制。即，基于本发明的技术思想的其他例子或变形应当包括在本发明中。

在图1所示的背衬板上设置靶。此时，对于背衬板而言，使用铜制的背衬板，也可以由其他材料制作。

对于靶而言，使用ITO(铟锡氧化物)。图1中示出了靶背衬板组装体的平面图(一部分)、C-C截面图、A-A截面图、B-B截面图。如该图1所示，实施例1的靶背衬板组装体的背衬板从平面上看为矩形(长方形)。

此时，使用分割靶。

(实施例和比较例)

与1500×1850mm尺寸的基板对置排列8根200×2300mm尺寸的ITO靶，以膜厚40nm作为目标，进行成膜。

在本实施例中，示出了基板与靶静止对置地进行成膜的例子，但本发明的靶即使在基板通过靶上进行成膜的方式中也是有效的。

成膜后，使用触针式轮廓仪对基板上的不带膜的部分与带膜的部分的高低差进行测定，由基板面内9个点的高低差的分布评价膜厚均匀度。将其结果示于表1。

表1

(比较例1)

比较例1中，倾斜面4的角度α为0.76°，不具有角度β的倾斜面5，基板面内整体的膜厚均匀度为±12%，变得不良。

(比较例2)

比较例2中，倾斜面4的角度α为2.29°，不具有角度β的倾斜面5，基板面内整体的膜厚均匀度为±15%，变得不良。

(比较例3)

比较例3中，倾斜面4的角度α为0.76°，具有角度β为0.19°(0.25α)的倾斜面5。该角度β与角度α之比超出本申请发明的优选条件的下限值。结果，基板面内整体的膜厚均匀度为±11%，变得不良。

(比较例4)

比较例4中，倾斜面4的角度α为0.76°，具有角度β为0.72°(0.94α)的倾斜面5。该角度β与角度α之比超出本申请发明的优选条件的上限值。结果，基板面内整体的膜厚均匀度为+10%，变得不良。

(比较例5)

比较例5中，倾斜面4的角度α为2.29°，具有角度β为0.57°(0.25α)的倾斜面5。该角度β与角度α之比超出本申请发明的优选条件的下限值。结果，基板面内整体的膜厚均匀度为±13%，变得不良。

(比较例6)

比较例6中，倾斜面4的角度α为2.29°，具有角度β为1.91°(0.83α)的倾斜面5。该角度β与角度α之比超出本申请发明的优选条件的上限值。结果，基板面内整体的膜厚均匀度为±14%，变得不良。

(实施例1)

相对于以上的比较例，实施例1中，倾斜面4的角度α为0.76°，具有角度β为0.29°(0.38α)的倾斜面5。该角度β与角度α之比在本申请发明的优选条件的范围内。结果，基板面内整体的膜厚均匀度为±6%，得到良好的结果。

(实施例2)

实施例2中，倾斜面4的角度α为0.76°，具有角度β为0.57°(0.75α)的倾斜面5。该角度β与角度α之比在本申请发明的优选条件的范围内。结果，基板面内整体的膜厚均匀度为±4%，得到良好的结果。

(实施例3)

实施例3中，倾斜面4的角度α为2.29°，具有角度β为0.72°(0.31α)的倾斜面5。该角度β与角度α之比在本申请发明的优选条件的范围内。结果，基板面内整体的膜厚均匀度为±7%，得到良好的结果。

(实施例4)

实施例4中，倾斜面4的角度α为2.29°，具有角度β为1.43°(0.63α)的倾斜面5。该角度β与角度α之比在本申请发明的优选条件的范围内。结果，基板面内整体的膜厚均匀度为±6%，得到良好的结果。

如上所述，比较例中，任一条件下，基板面内整体的膜厚均匀度均为±10%以上。

相对于此，实施例中，任一条件下，基板面内整体的膜厚均匀度均低于±10%，得到良好的结果。

如上所述，对于如图3所示的作为现有技术的溅射靶而言，为了得到高使用效率，根据腐蚀深度组合制作不同板厚的靶，此时，在一部分溅射面形成倾斜面，因此，有时在膜的均匀度方面产生问题。

但是，对于本发明的靶而言，如上所述，能够在不损害高使用效率这样的特性的条件下得到均匀度良好的膜。

目前，对于TFT-LCD而言，基板尺寸接近3m×3m的第10代生产线量产运转。在这样的超大型的基板上均匀地形成仅约40nm的薄膜非常难，通过使用本申请发明的靶，可以解决该问题。本申请发明尤其是在靶的总长超过2m的第6代生产线以上是有效的。

产业上利用的可能性

本发明的靶背衬板组装体可以延长该靶的寿命，并且经过溅射寿命能够使膜的均匀度(膜厚的均匀性)变良好，另外，具有如下效果：即使存在根据靶的材料的种类而变化的腐蚀差异，也能够容易地制造与固有的靶腐蚀对应的靶，因此，作为可以用于多种材料的靶背衬板组装体是有用的。

符号说明

1：靶

2：靶的平坦部

3：分割靶的分割部

4：在靶的腐蚀面形成的具有角度α的倾斜面

5：在靶的腐蚀面形成的具有角度β的倾斜面

6：平板状背衬板

Claims

1.一种溅射靶，整体为矩形，并且中央的靶部位具有平坦的溅射面，两端的靶部位具有倾斜的溅射面，所述溅射靶的特征在于，所述两端的靶部位的最大厚度比中央的靶部位的厚度大，该两端的靶部位的溅射面具备：从最大厚度部朝向靶中央向下方倾斜的角度α的倾斜面、和与该角度α的倾斜面相对的角度β的倾斜面。

2.如权利要求1所述的溅射靶，其特征在于，所述角度α为0.3～45°。

3.如权利要求1或2所述的溅射靶，其特征在于，所述角度β为所述角度α的30～80%。

4.如权利要求1～3中任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述角度α的倾斜面与角度β的倾斜面以直线接合，该接合位置的靶厚度比中央的靶部位的厚度薄。

5.如权利要求1～3中任一项所述的溅射靶，其特征在于，在所述角度α的倾斜面与角度β的倾斜面之间具有平坦面P。

6.如权利要求5所述的溅射靶，其特征在于，平坦面P的靶的厚度比所述中央的靶部位的厚度薄。

7.如权利要求6所述的溅射靶，其特征在于，平坦面P的长度L3比角度α的倾斜面的长度L1以及角度β的倾斜面的长度L2短。

8.如权利要求7所述的溅射靶，其特征在于，所述L1、L2和L3的合计长度为矩形靶的总长的25%以下。

9.如权利要求1～8中任一项所述的溅射靶，其特征在于，靶为分割靶。

10.如权利要求1～9中任一项所述的溅射靶，其特征在于，两端的靶部位为具有角度α的倾斜面和角度β的倾斜面的一体靶。

11.如权利要求1～10中任一项所述的溅射靶，其特征在于，具有平坦部的两端的靶部位、具有角度α的倾斜面的靶部位、具有角度β的倾斜面的靶部位、在角度α的倾斜面与角度β的倾斜面之间具有平坦面P的靶部位、具备平坦的溅射面的中央的靶部位中的一个或多个为分割靶。

12.如权利要求1～11中任一项所述的溅射靶，其特征在于，溅射后的基板面内整体的膜厚均匀度在低于±10%的范围内。