CN110892089A - 溅射靶、氧化物半导体膜的成膜方法以及背板 - Google Patents

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Abstract

本发明的溅射靶(1)中，板状的氧化物烧结体(3)具有沿Y方向排列的多个区域，多个区域具有：端部区域(7A、7B)，是包括Y方向上的端部的区域；内侧区域(9A、9B)，是从端部朝向Y方向计数处于内侧第2个的区域，在将端部区域(7A、7B)的板厚设为t1，端部区域(7A、7B)的Y方向的宽度设为L1，内侧区域(9A、9B)的板厚设为t2的情况下，t1、L1以及t2满足以下的式(1)～(4)，t2>t1…(1)，t1(mm)>L1(mm)×0.1+4…(2)，t1(mm)<9…(3)，10<L1(mm)<35…(4)。

Description

溅射靶、氧化物半导体膜的成膜方法以及背板
技术领域
本发明涉及溅射靶、氧化物半导体膜的成膜方法以及背板。
背景技术
以往，在通过薄膜晶体管(以下称为“TFT”)驱动的方式的液晶显示器以及有机EL显示器等显示装置中，在TFT的沟道层中采用非晶质硅膜或晶质硅膜的显示器为主流。另一方面，伴随着对耗电量的降低以及显示器的高精度化的要求，氧化物半导体作为用于TFT的沟道层的材料而备受瞩目。
在氧化物半导体中，特别是专利文献1所公开的由铟、镓、锌以及氧构成的无定形氧化物半导体(In-Ga-Zn-O，以下简写为“IGZO”)，由于具有较高的载流子迁移率，因此优选使用该无定形氧化物半导体。然而，IGZO由于使用In以及Ga作为原料而存在原料成本较高的缺点。
从使原料成本降低的观点出发，提出有Zn-Sn-O(以下简写为“ZTO”)(专利文献2)、以及添加Sn代替IGZO的Ga的In-Sn-Zn-O(以下简写为“ITZO”)(专利文献3)。其中，ITZO与IGZO相比迁移率也非常高，因此ITZO作为IGZO的下一代的材料而受瞩目。
将高迁移率的氧化物半导体用于TFT的沟道层的情况下，通常通过使用了氧化物半导体的溅射靶的磁控溅射进行成膜。
由于溅射靶伴随着成膜的推进而消耗，因此从寿命的观点出发期望靶厚较厚的溅射靶。
另一方面，在磁控溅射的情况下，溅射靶的消耗速度取决于等离子体的密度、封锁等离子体的磁场的强度、形状以及磁体的移动方法。因此，溅射靶的消耗速度在靶中各不相同。
因此，如专利文献4～6那样，提出有将溅射靶中消耗速度较快部分增厚的结构。
此外，在高迁移率氧化物半导体中，确保可靠性也是一个技术问题。在此所谓的可靠性是指，例如在将氧化物半导体膜用于晶体管的沟道层的情况下的阈值电压Vth的循环稳定性。
据称，阈值电压Vth的循环稳定性能够通过膜的致密化改善。
为了使膜致密化，在成膜时提高溅射功率的高功率成膜是有效的。
然而，在进行高功率成膜的情况下，由于在靶中，等离子体集中的区域与其他区域相比温度较高，因此热应力引起的靶的破裂成为问题。
特别地，在平面型的摆动式磁控溅射的情况下，由于等离子体始终集中于与磁场的摆动方向平行的靶端部，因此需要使靶端部不产生破裂。
在专利文献7～8中，作为防止溅射靶的破裂的结构而提出有以下结构：将溅射靶分割为通过等离子体而较大地推进消耗的区域(侵蚀区域)与除此之外的区域，在区域之间设置间隙，使热应力引起的变形契合于间隙。
在此所说的热应力是通过以下的式(A)以及式(B)求出的值。在以下的说明中也同样如此。
热应力(σ)＝-E×α×ΔT…(A)
ΔT＝[Q×d/A]/λ…(B)
式(A)以及式(B)中的符号的说明如下。
E：溅射靶的弹性模量
α：溅射靶的线性膨胀率
ΔT：板厚方向上的溅射靶的内外的温度差
Q：在板厚方向上从溅射靶外向内通过的热量
d：溅射靶的板厚
Δ：从板厚方向观察到的溅射靶的面积
λ：溅射靶的导热率
此外，在专利文献9～11中，记载有在溅射面设置倾斜部的溅射靶。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/067036号
专利文献2：日本特开2017-36497号公报
专利文献3：国际公开第2013/179676号
专利文献4：日本实开昭63-131755号公报
专利文献5：日本特开平01-290764号公报
专利文献6：日本特开平06-172991号公报
专利文献7：日本特开平03-287763号公报
专利文献8：日本特开平05-287522号公报
专利文献9：日本特开2000-204468号公报
专利文献10：日本特开2004-83985号公报
专利文献11：日本特开2008-38229号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，专利文献4～8所记载的技术存在以下问题。
在专利文献4～6所记载的技术中，若使靶厚较厚，则热应力变大，因此存在溅射靶容易破裂这样的问题。
特别地，由于ITZO线性膨胀率较大，导热率较小，因此在磁控溅射中，存在由于热应力而在溅射靶容易产生裂纹这样的技术问题。
专利文献7以及专利文献8所记载的技术在应用于平面型的摆动式磁控溅射的情况下，热应力也会在侵蚀区域产生，因此作为防止破裂结构而言仅分割侵蚀区域并不充分。
像这样，在通过磁控溅射使氧化物半导体成膜的情况下，若想要提高溅射靶的寿命以及膜密度，则存在在溅射靶容易产生破裂这样的问题。
此外，在专利文献9～11所记载的靶中，倾斜部与平坦部共同存在于溅射面，溅射面的高度、方向不统一，因此溅射粒子的飞散方向不同，存在溅射时的放电变得不稳定这样的问题、以及在靶表面容易积存再附着物(沉积物)等问题。
此外，在专利文献11所记载的靶中，存在由于靶的两端部分倾斜，因此在接地屏蔽体与靶之间产生间隙而在该间隙中容易积存造成短路的颗粒这样的问题。
本发明的目的在于提供一种不会极大地缩短靶寿命且能够防止成膜时的破裂、进行稳定的放电的溅射靶，使用了该溅射靶的氧化物半导体膜的成膜方法以及背板。
本发明的另一目的在于提供一种不会极大地缩短靶寿命且能够防止成膜中的破裂、进行更加稳定的放电的溅射靶，使用了该溅射靶的氧化物半导体膜的成膜方法以及背板。
用于解决上述技术问题的方案
根据本发明，可提供以下的溅射靶、氧化物半导体膜的成膜方法以及背板。
[1].一种溅射靶，
具备板状的氧化物烧结体，
所述氧化物烧结体具有沿第1方向排列的多个区域，
所述多个区域具有：
端部区域，是包括所述第1方向上的端部的区域；
内侧区域，是从所述端部朝向所述第1方向计数处于内侧第2个的区域，
在将所述端部区域的板厚设为t1，所述端部区域的所述第1方向的宽度设为L1，所述内侧区域的板厚设为t2的情况下，t1、L1以及t2满足以下的式(1)～(4)：
t2>t1…(1)
t1(mm)>L1(mm)×0.1+4…(2)
t1(mm)<9…(3)
10<L1(mm)<35…(4)。
[2].如[1]所述的溅射靶，t1以及t2进一步满足以下的式(5)：
0.6<t1/t2<0.8…(5)。
[3].如[1]或[2]所述的溅射靶，
所述多个区域具备：
中间区域，是从所述端部朝向所述第1方向计数处于内侧第3个的区域，
在将所述中间区域的厚度设为t3的情况下，t1、t2以及t3满足以下的式(6)：
t2>t1>t3…(6)。
[4].如[1]～[3]的任一项所述的溅射靶，所述氧化物烧结体的所述多个区域互相分离地排列。
[5].如[1]～[4]的任一项所述的溅射靶，所述氧化物烧结体的平面形状为长方形的板状，所述第1方向是长方形的长边方向。
[6].如[5]所述的溅射靶，所述氧化物烧结体的长方形的长边为2300mm以上3800mm以下，短边为200mm以上300mm以下，所述内侧区域的板厚t2为9mm以上15mm以下，L1为超过10mm不足35mm，所述内侧区域的所述第1方向的宽度为170mm以上300mm以下。
[7].一种溅射靶，具备：
板状的氧化物烧结体；
背板，保持所述氧化物烧结体；
间隔件，设置在所述氧化物烧结体与所述背板之间，
所述氧化物烧结体具有沿第1方向排列的多个区域，
所述多个区域具有：端部区域，是包括所述第1方向上的端部的区域；内侧区域，是从所述端部朝向所述第1方向计数处于内侧第2个的区域，
所述背板具有对所述端部区域以及所述内侧区域进行保持的保持面，
所述间隔件设置在所述保持面而保持所述端部区域，
所述端部区域具有与所述保持面相对置的背面，
所述端部区域的背面相对于所述保持面倾斜，
所述端部区域的背面的倾斜呈从所述氧化物烧结体的端部朝向内侧下降的梯度，
在将所述端部区域的板厚的最大值设为t11，将所述端部区域的所述第1方向的宽度设为L11的情况下，
t11以及L11满足以下的式(12)：
t11(mm)>L11(mm)×0.1+4…(12)。
[8].如[7]所述的溅射靶，所述端部区域的背面与所述保持面所成的角度为4度以上15度以下。
[9].如[7]或[8]所述的溅射靶，所述内侧区域具有与所述保持面相对置的背面，
所述内侧区域的背面的一部分相对于所述保持面倾斜，
所述内侧区域的背面的倾斜呈从所述氧化物烧结体的端部朝向内侧下降的梯度，
在将所述端部区域的板厚的最小值设为t15，将所述内侧区域的板厚即所述内侧区域的背面中未倾斜的区域的板厚设为t12，将所述内侧区域的宽度即所述内侧区域的背面中倾斜的区域的所述第1方向的宽度设为L13的情况下，
t11、t12、t15、L11以及L13满足以下的式(11)、式(13)、式(14)、式(15)以及式(16)：
t12>t11>t15…(11)
t11(mm)<9…(13)
10<L11(mm)<35…(14)
t15(mm)>3…(15)
3<L13(mm)<35…(16)。
[10].如[7]～[9]的任一项所述的溅射靶，所述氧化物烧结体的平面形状为长方形的板状，所述第1方向是长方形的长边方向。
[11].如[10]所述的溅射靶，所述氧化物烧结体的长方形的长边为2300mm以上3800mm以下，短边为200mm以上300mm以下，所述内侧区域的板厚即所述内侧区域的背面中的未倾斜的区域中的板厚t12为9mm以上15mm以下，L11为超过10mm不足35mm，所述内侧区域的所述第1方向的宽度为170mm以上300mm以下。
[12].如[1]～[11]的任一项所述的溅射靶，所述端部区域以及所述内侧区域设置在所述第1方向上的两端。
[13].如[1]～[12]的任一项所述的溅射靶，所述氧化物烧结体是具有两个主表面的板状，所述多个区域的一方的主表面的板厚方向的高度差为100μm以内，并且算术平均粗糙度Ra比另一方的主表面小。
[14].如[1]～[13]的任一项所述的溅射靶，所述氧化物烧结体的抗折强度30点的平均值为320MPa以下。
[15].如[14]所述的溅射靶，所述氧化物烧结体的抗折强度30点的最低值为200MPa以下。
[16].如[1]～[15]的任一项所述的溅射靶，所述氧化物烧结体的线性膨胀系数为7.50×10-6/K以上。
[17].如[1]～[7]的任一项所述的溅射靶，所述氧化物烧结体的弹性模量为150GPa以上。
[18].如[1]～[17]的任一项所述的溅射靶，所述氧化物烧结体的导热率为6.5(W/m/K)以下。
[19].如[1]～[18]的任一项所述的溅射靶，所述氧化物烧结体的(线性膨胀系数×弹性模量)/导热率为200Pa/W以上。
[20].如[1]～[19]的任一项所述的溅射靶，所述氧化物烧结体由含有铟元素(In)、锡元素(Sn)、以及锌元素(Zn)的氧化物构成。
[21].如[20]所述的溅射靶，所述氧化物烧结体包含以Zn2SnO4表示的尖晶石结构化合物。
[22].如[20]或[21]所述的溅射靶，所述氧化物烧结体包含以In2O3(ZnO)m(m＝2～7)表示的六方晶层状化合物。
[23].如[20]～[22]的任一项所述的溅射靶，所述氧化物烧结体进一步满足下述式(7)：
0.40≤Zn/(In+Sn+Zn)≤0.80…(7)。
[24].如[20]～[23]的任一项所述的溅射靶，所述氧化物烧结体进一步满足下述式(8)：
0.15≤Sn/(Sn+Zn)≤0.40…(8)。
[25].如[20]～[24]的任一项所述的溅射靶，所述氧化物烧结体进一步满足下述式(9)：
0.10≤In/(In+Sn+Zn)≤0.35…(9)。
[26].如[3]所述的溅射靶，具备：背板，具有对所述氧化物烧结体进行保持的保持面、以及从所述保持面突出地设置而对所述中间区域进行保持的凸部；间隔件，设置在所述保持面与所述端部区域之间。
[27].一种氧化物半导体膜的成膜方法，将如[1]～[26]的任一项所述的溅射靶作为靶使用，将磁场摆动型的磁控溅射装置作为成膜装置使用，将磁场的摆动方向设为与所述第1方向以及板厚方向正交的第2方向，以所述第1方向中的所述磁场的端部位于所述内侧区域的方式进行成膜。
[28].一种背板，具备：保持面，对如[3]所述的所述氧化物烧结体进行保持；
凸部，从所述保持面突出地设置，对所述中间区域进行保持；
间隔件，设置在所述保持面与所述端部区域之间。
[29].如[28]所述的背板，所述凸部的高度高于所述间隔件。
根据本发明的一方案，能够提供一种不会极大地缩短靶寿命而能够防止成膜时的破裂的溅射靶，使用了该溅射靶的氧化物半导体膜的成膜方法以及背板。
此外，根据本发明的一方案，能够提供一种不会极大地缩短靶寿命而能够防止成膜时的破裂、能够进行更加稳定的放电的溅射靶，使用了该溅射靶的氧化物半导体膜的成膜方法以及背板。
附图说明
图1是本发明的实施方式的溅射靶的立体图。
图2是图1的侧视图。
图3是图1的俯视图。
图4是背板的立体图。
图5是示出本发明的实施方式的溅射靶的另一方案的侧视图。
图6是示出本发明的实施方式的溅射靶的另一方案的侧视图。
图7是示出本发明的实施方式的溅射靶的另一方案的侧视图。
图8是示出本发明的实施方式的溅射靶的另一方案的侧视图。
图9是示出本发明的实施方式的溅射靶的另一方案的侧视图。
图10是示出本发明的实施方式的溅射靶的另一方案的侧视图。
图11是示出本发明的实施方式的溅射靶的另一方案的侧视图。
图12是示出本发明的实施方式的溅射靶的另一方案的侧视图。
图13是示出使用预备试验的溅射靶进行磁控溅射的模拟的情况下的溅射靶的应力分布的图，(A)是俯视图，(B)是侧视图，(C)是(A)的端部附近的放大图。
图14是在实施例中对溅射靶的消耗深度进行测量的图。
具体实施方式
以下参照附图等对实施方式进行说明。其中，实施方式能够通过多个不同的方案进行实施，作为本领域的技术人员容易理解能够不脱离主旨以及其范围地对该方式以及详细内容进行各种变更。因此，本发明并不被限定并解释为以下实施方式的记载内容。
此外，在附图中，大小、层的厚度或区域有时为了清楚化而进行夸张。因此，并不一定被该比例限定。另外，附图仅示意性地示出理想例，并不被附图所示的形状或值等限定。
此外，在本说明书中使用的“第1”、“第2”、“第3”这样的序数词是为了避免混淆构成元件而赋予的序数词，并非对数量限定。
此外，在本说明书等中，“膜”或“薄膜”这样的用语与“层”这样的用语可根据情况而互相替代。
此外，在本说明书等的烧结体以及氧化物半导体薄膜中，“化合物”这样的用语与“晶相”这样的用语可根据情况而互相替代。
在本说明书中，使用“～”表示的数值范围是指，将记载于“～”前的数值作为下限值，将记载于“～”之后的数值作为上限值所包括的范围。
以下，使用附图对本发明的优选的实施方式的一例详细地进行说明。
首先，参照图1至图3对本发明的一实施方式的溅射靶(有时称为第一方案的溅射靶)的结构进行说明。在此，作为溅射靶而例示有在用于使氧化物半导体成膜的磁场摆动型的磁控溅射装置中作为膜原料使用的靶。
如图1所示，溅射靶1具备氧化物烧结体3。
在图1中，溅射靶1还具备背板5。
氧化物烧结体3是在通过溅射成膜形成氧化物半导体膜时使用的膜原料，为板状。
图1至图3中的氧化物烧结体3的平面形状为长方形的板状。在以下的说明中，将长方形的长边方向设为Y方向(第1方向)，将板厚方向设为Z方向，将短边方向设为X方向(与第1方向以及板厚方向正交的方向即第2方向)。此外，在以下的说明中，将氧化物烧结体3的长方形的平面记载为主表面，将与背板5相接侧的主表面记载为“背面”，将未与背板5相接侧的主表面记载为“正面”。“正面”有时也称为溅射面。
X方向是在磁场摆动型的磁控溅射装置中磁场摆动的方向。如图3所示，磁场M呈圈型的环形状。环形状有时在X方向上形成有多个，个数未限定(多个的情况下的环形状在Y方向上的长度相同，X方向上的宽度较窄)。X方向的宽度LM比氧化物烧结体3的X方向的宽度LX短。
因此，在成膜时，通过使磁场M在X方向上摆动(往返移动)，从而使等离子体接触氧化物烧结体3的X方向整个面。
氧化物烧结体3具有沿Y方向排列的多个区域、即端部区域7A、7B、内侧区域9A、9B以及中间区域11。
端部区域7A、7B是包括Y方向上的氧化物烧结体3的端部(有时也称为烧结体端部)的区域。在图2中，端部区域7A、7B分别设置在Y方向上的两端。
内侧区域9A、9B是从端部朝向Y方向计数而处于内侧第2个的区域。在图1中，内侧区域9A、9B分别设置在Y方向中的两端侧。
中间区域11是从端部朝向Y方向计数而处于内侧第3个的区域。
在图1至图3中，从溅射靶1的左端部向右端部按以下顺序依次配置有各区域：端部区域7A、内侧区域9A、中间区域11、内侧区域9B以及端部区域7B。端部区域7A、内侧区域9A、内侧区域9B以及端部区域7B的平面形状均为矩形，对置的两条边在X方向上平行，与该边正交的另外两条边在Y方向上平行。
在图1至图3中，端部区域7A、7B、内侧区域9A、9B以及中间区域11各自相互分离地排列，氧化物烧结体3为多体分割式。在图1至图3中，中间区域11也被沿着Y方向分割为11A、11B、11C三个区域。这是为了在由于溅射时产生的热应力而各区域变形的情况下，使变形的部分契合于区域之间的间隙。在图1至图3中，区域11A、11B、11C从左侧开始按区域11A、11B、11C的顺序配置。区域11A、11B、11C的平面形状均为矩形，对置的两条边在X方向上平行，与该边正交的另外两条边在Y方向上平行。但是，端部区域7A、7B、内侧区域9A、9B以及中间区域11的平面形状并不限定于矩形。
端部区域7A、7B与内侧区域9A、9B的间隙G1的尺寸没有特别限定。间隙G1的尺寸例如为0.1mm～0.5mm左右。内侧区域9A、9B与中间区域11的间隙G2的尺寸没有特别限定。间隙G2的尺寸例如为0.1mm～0.5mm左右。
在将端部区域7A、7B的板厚设为t1、端部区域7A、7B的Y方向的宽度设为L1、内侧区域9A、9B的板厚设为t2的情况下，t1、L1以及t2满足以下的式(1)至式(4)。
t2>t1…(1)
t1(mm)>L1(mm)×0.1+4…(2)
t1(mm)<9…(3)
10<L1(mm)<35…(4)
另外，在端部区域7A、7B内的板厚不固定的情况下，将端部区域7A、7B内的板厚的最小值设为板厚t1。在端部区域7A、7B内的Y方向的宽度不固定的情况下，将区域内的Y方向的宽度的最大值设为L1。在内侧区域9A、9B内的板厚不固定的情况下，将内侧区域9A、9B内的板厚的最小值设为板厚t2。
规定式(1)的理由如下所述。
在磁场摆动型的磁控溅射装置中，在成膜时磁场M沿X方向摆动。几乎不会沿Y方向摆动。因此，内侧区域9A、9B以及端部区域7A、7B是磁场M的端部始终位于其附近的位置，内侧区域9A、9B以及端部区域7A、7B的上表面与其他区域的上表面相比，由于被封锁在磁场M的等离子体而容易变得高温。
此外，由于端部区域7A、7B的Y方向的端面8不靠近其他区域，因此端部区域7A、7B的下表面与其他区域的下表面相比，背板5带来的冷却效率良好而容易变得低温。
因此，端部区域7A、7B与其他区域相比，板厚方向的温度差(所述式(B)的ΔT)变得较大，容易产生热应力造成的破裂。
因此，优选端部区域7A、7B的板厚t1较薄。
此外，由于溅射靶1是磁场摆动型的装置用靶，因此内侧区域9A、9B是在成膜时磁场M以及封锁在磁场M的等离子体始终位于的区域。因此，为了延长溅射靶1的寿命，优选板厚t2较厚。
另一方面，内侧区域9A、9B被夹持在端部区域7A、7B与中间区域11之间从而热难以从端面逸散，因此板厚方向的温度差不会变得像端部区域7A、7B那样大。因此，即便使内侧区域9A、9B的板厚较厚，与端部区域7A、7B相比也难以产生破裂。
因此，端部区域7A、7B的板厚t1需要比内侧区域9A、9B的板厚t2薄。
另外，也将如溅射靶1那样，使等离子体集中的区域较厚的靶称为EP(侵蚀图案)形状靶。
规定式(2)到式(4)的理由如下。
由于L1变得越长，端部区域7A、7B就越靠近磁场M的端部(参照图3)，因此在成膜时容易磨损。因此，L1越长，就需要使t1越厚(式(2))。
式(2)优选为下述式(2A)，更优选为下述式(2B)，进一步优选为下述式(2C)，特别优选为下述式(2D)。
t1(mm)≥L1(mm)×0.1+4.25…(2A)
t1(mm)≥L1(mm)×0.1+4.5…(2B)
t1(mm)≥L1(mm)×0.1+4.75…(2C)
t1(mm)≥L1(mm)×0.1+5…(2D)
其中，由于若使t1过厚，则变得容易产生热应力引起的破裂，因此厚度存在上限(式(3))。
进而，由于若使L1过长则端部区域7A、7B靠近磁场M的端部，因此L1也存在上限(式(4))。由于若使L1过短，则端部区域7A、7B会变得过窄，容易产生热应力引起的破裂，因此L1也存在下限(式(4))。
更优选为，t1以及L1满足以下的式(3A)以及式(4A)所示的条件。
t1(mm)<8.5…(3A)
12.5≤L1(mm)≤32.5…(4A)
进一步优选为，t1以及L1满足以下的式(3B)以及式(4B)所示的条件。
t1(mm)≤8…(3B)
15≤L1(mm)≤30…(4B)
为了延长溅射靶1的寿命，更优选为，t1以及t2满足以下的式(5)。
0.6<t1/t2<0.8…(5)
更优选为，在将中间区域11的板厚设为t3的情况下，t1、t2以及t3满足以下的式(6)。
t2>t1>t3…(6)
这是由于，在成膜时，根据磁场M的X方向位置不同，存在等离子体不与中间区域11接触的时间带，中间区域11与端部区域7A、7B以及内侧区域9A、9B相比消耗较慢，因此并不一定需要使中间区域11的板厚t3较厚。此外，也由于中间区域11的板厚t3较薄更有利于成本方面。
在中间区域11内的板厚不为定值的情况下，将区域内的板厚的最小值设为板厚t3。
氧化物烧结体3的具体的尺寸只要满足式(1)～式(4)则没有特别限定。例如，作为在大型溅射装置中按标准使用的、磁场摆动型的磁控溅射装置用靶而优选的范围，可以列举以下的范围。
长方形的长边(图3的LY)优选为2300mm以上3800mm以下。长方形的长边(图3的LY)更优选为2500mm以上3600mm以下，进一步优选为2500mm以上3400mm以下。
长方形的短边(图3的LX)优选为200mm以上300mm以下。长方形的短边(图3的LX)更优选为230mm以上300mm以下，进一步优选为250mm以上300mm以下。
板厚t2优选为9mm以上15mm以下。板厚t2更优选为9mm以上12mm以下，进一步优选为9mm以上10mm以下。
L1优选为超过10mm不足35mm，更优选为12.5mm以上32.5mm以下，进一步优选为15mm以上30mm以下，特别优选为15mm以上20mm以下。
内侧区域9A、9B的Y方向(第1方向)的宽度L2优选为170mm以上300mm以下。内侧区域9A、9B的Y方向(第1方向)的宽度L2更优选为180mm以上300mm以下，进一步优选为185mm以上300mm以下。
中间区域11的宽度L3(参照图2)优选为1700mm以上3500mm以下。中间区域11的宽度L3(参照图2)更优选为1900mm以上3200mm以下，进一步优选为2000mm以上3000mm以下。
由于中间区域11的分割数没有特别规定，因此11A、11B、11C的宽度L4(参照图2)也没有规定，但通常优选以分割数为2～6分割，且L4为250mm以上1700mm以下。区域11A、11B、11C的宽度L4(参照图2)更优选为500mm以上1200mm以下，进一步优选为600mm以上1000mm以下。
将溅射靶1用于磁场摆动型的磁控溅射的情况下，也能够将在X方向上成膜时的消耗最大的位置以及该位置的消耗深度作为基准而规定L1以及端部区域7A、7B的内侧端部(图2的X方向位置P)。在此，将成膜时的消耗最大的位置称为最大侵蚀位置。将最大侵蚀位置中的消耗深度称为最大侵蚀深度。
P的位置优选为达到最大侵蚀深度的50％以上75％以下的消耗深度的位置。通过使P的位置为50％以上的消耗深度的位置，溅射靶1变得难以破裂。通过使P的位置为75％以下的消耗深度的位置，能够维持靶寿命。
P的位置优选为从最大侵蚀位置朝向X方向端部5mm以上、10mm以下的位置。通过使P的位置为5mm以上的位置，能够维持靶寿命。通过使P的位置为10mm以下的位置，溅射靶1变得难以破裂。
氧化物烧结体3为板状。氧化物烧结体3具有2个主表面。优选使主表面的板厚方向的高度的差(阶差)尽量小，且算术平均粗糙度比其他主表面小。具体而言，期望正面21A、23A、25A(一方的主表面)的板厚方向的高度差(阶差)尽量小。期望正面21A、23A、25A的算术平均粗糙度Ra比背面21B、23B、25B(其他主表面)小。
理由如下。
由于正面21A、23A、25A是在成膜时因等离子体而消耗的面，所以为了防止异常放电，优选在正面21A、23A、25A之间尽量不存在阶差(凹凸)。另一方面，背面21B、23B、25B由于通过钎料等被固定在背板5上，因此阶差(凹凸)不会成为太大问题。不通过研磨等使背面平滑更有利于成本方面。
正面21A、23A、25A之间的阶差理想为0。具体而言，如图2所示，优选为正面21A、23A、25A位于与XY平面平行的假想平面27。也将该状态称为“同一平面”。其中，只要在正面21A、23A、25A之间的Z方向的高度之差在100μm以下，就与同一平面的情况下同样地能够防止异常放电等问题。
背板5是保持以及冷却氧化物烧结体3的部件。如图4所示，背板5具备主体13和间隔件17A、17B。
主体13是在内部设置有供冷却水等流动的、未图示的流路的板状的部件。主体13具备保持面13A与凸部15。从冷却效率的观点出发主体13的材质优选为导热率较高的材料。主体13的材质例如使用铜。
保持面13A是与凸部15、端部区域7A、7B以及间隔件17A、17B接触并对其进行保持的部分。
凸部15是从保持面13A突出设置的部件。凸部15是与中间区域11接触从而保持中间区域11的部件。凸部15可以与主体13为一体，也可以是独立设置的板状部件。凸部15的平面形状优选为与中间区域11的平面形状相对应的形状，在本实施方式中优选为长方形。凸部15的厚度t4(参照图2)优选为达到t3+t4＝t2的水平(凸部15的厚度与中间区域11的厚度的合计与内侧区域9A、9B的厚度为相同水平)。这是为了尽量减小内侧区域9A、9B的正面与中间区域11的正面之间的阶差。
间隔件17A、17B是对端部区域7A、7B进行保持的部件。作为间隔件17A、17B，使用与主体13为相同材质的薄板或者金属制的线材等。间隔件17A、17B与凸部15分离地分别设置于凸部15的Y方向两端。间隔件17A、17B的位置是与端部区域7A、7B相对应的位置。间隔件17A、17B的平面形状优选为与端部区域7A、7B相对应的形状。间隔件17A、17B的厚度t5(参照图2)优选为达到t1+t5＝t2的水平(间隔件17A、17B的厚度与端部区域7A、7B的厚度的合计与内侧区域9A、9B的厚度为相同水平)。这是为了使内侧区域9A、9B与端部区域7A、7B为同一平面。另外，在满足式(6)的情况下，凸部15的Z方向高度变得高于间隔件17A、17B。
氧化物烧结体3通过钎焊等固定于背板5。在将金属制的线材用于间隔件17A、17B的情况下，可以使金属制线材的厚度与钎料的厚度相同并钎焊从而进行使用。
以上是对本发明的一实施方式的溅射靶1(第一方案的溅射靶)的结构的说明。
接着，对其他方案的溅射靶的结构简单地进行说明。另外，在本说明书以及附图中，对具有实质上相同的功能以及构成的构成部件赋予相同的附图标记并省略说明。
(第二方案的溅射靶)
在图1～图3中，虽然中间区域11被分割为11A、11B、11C三个区域，但分割的区域的数目并不限定于3。构成中间区域11的区域的数目可以是2也可以是4以上。
作为第二方案的溅射靶的一例，如图5所示，可以列举具有被分割为11D、11E、11F、11G四个区域的中间区域11的溅射靶101。
作为第二方案的溅射靶的另一例，如图6所示，可以列举不对中间区域11进行分割而中间区域11为1个区域的溅射靶102。
在图1～图3中，虽然中间区域11的厚度t3比内侧区域9A、9B的板厚t2薄，但作为第二方案的溅射靶的另一例，如图7所示，可以列举中间区域11的厚度t3与板厚t2相同的溅射靶103。该情况下，在背板5未设置图4所示的凸部15。
在图1～图3中，端部区域7A、7B、内侧区域9A、9B以及中间区域11相互分离，可以部分为一体或者全部为一体。
例如，作为第二方案的溅射靶的另一例，如图8所示，可以列举具有端部区域7A、7B、内侧区域9A、9B以及中间区域11为一体的结构的溅射靶104。
此外，作为第二方案的溅射靶的另一例，如图9所示，可以列举具有内侧区域9A、9B以及中间区域11为一体的结构的溅射靶105。
此外，在图10中，作为第二方案的溅射靶的另一例，示出有具有端部区域7A以及内侧区域9A为一体且端部区域7B以及内侧区域9B为一体的结构的溅射靶106。
此外，作为第二方案的溅射靶的另一例，如图11所示，可以列举端部区域7A以及内侧区域9A为一体以及端部区域7B以及内侧区域9B为一体，在背板5中未设置凸部15的结构的溅射靶107。
(第三方案的溅射靶)
此外，还可以列举不同于如图1～图11所示的溅射靶那样的、氧化物烧结体3的背面为大致平坦的方案(第一方案以及第二方案)，氧化物烧结体3的背面为倾斜面的方案(称为第三方案)。
更具体而言，在第三方案的氧化物烧结体中，端部区域的背面相对于所述保持面倾斜，端部区域的背面的倾斜呈从氧化物烧结体的端部朝向内侧下降的梯度。
在像这样的端部区域的背面的倾斜具有从氧化物烧结体的端部朝向内侧下降的梯度情况下，将端部区域的板厚的最大值设为t11、将端部区域的所述第1方向的宽度设为L11的情况下，t11以及L11优选满足以下的式(12)。
t11(mm)>L11(mm)×0.1+4…(12)
根据第三方案的溅射靶，通过使氧化物烧结体的背面倾斜，从而能够不分割氧化物烧结体而进行用于降低应力的厚度降低加工。此外，在第三方案的溅射靶中，由于只要在氧化物烧结体的背面设置倾斜，就能够不在氧化物烧结体的正面设置倾斜而使正面的高度一致，因此不在接地屏蔽体与溅射靶之间产生间隙，从而能够防止在该间隙中混入造成短路的颗粒。
在图12中，示出第三方案的溅射靶的一例的溅射靶108的侧视图。
另外，虽然溅射靶108在背面具有倾斜，但正面的形状是与溅射靶1同样的形状，图3所示的溅射靶1的俯视图所表示的形状也同样能够应用于溅射靶108。
在溅射靶108中，氧化物烧结体3具有端部区域7A、7B、内侧区域9A、9B以及中间区域11。端部区域7A以及内侧区域9A为一体，并且端部区域7B与内侧区域9B为一体，内侧区域9A、9B与中间区域11互相分离。
溅射靶108的端部区域7A的背面21B在Y方向上倾斜。端部区域7B中的背面也与背面21B同样地倾斜。通过使端部区域7A、7B的背面倾斜，从而端部区域7A、7B的厚度在Y方向上从氧化物烧结体3的外侧朝向内侧逐渐变厚。因此，起到“容易兼顾功率耐性与寿命”这样的效果。
背面21B的倾斜角度为背板5的主体13的保持面13A与背面21B所成的角度θ1，θ1优选为4度以上15度以下，更优选为5度以上12度以下。端部区域7B也优选为与端部区域7A同样的倾斜角度。
在溅射靶108中，优选为内侧区域9A、9B的背面的部分或整体倾斜。在图12所示的方案中，内侧区域9A、9B的背面的部分倾斜，更具体而言，内侧区域9A的端部区域7A侧的背面的部分倾斜，内侧区域9B的端部区域7B侧的背面的部分倾斜。在溅射靶108中，内侧区域9A、9B的背面包括相对于背板5的主体13的保持面13A大致平行的背面23B与倾斜的倾斜背面23C。内侧区域9A的倾斜背面23C的倾斜角度为背板5的主体13的保持面13A与内侧区域9A的倾斜背面23C所成的角度θ2，θ2优选为4度以上15度以下，更优选为5度以上12度以下。内侧区域9B也优选为与内侧区域9A同样的倾斜角度。
在溅射靶108中，优选为从氧化物烧结体3的外侧朝向内侧，端部区域7A的背面的倾斜与内侧区域9A的背面的倾斜连续地倾斜(倾斜角度恒定)。端部区域7B的背面的倾斜与内侧区域9B的背面的倾斜也优选为从氧化物3的外侧朝向内侧，端部区域7B的背面的倾斜与内侧区域9B的背面的倾斜连续地倾斜(倾斜角度恒定)。
在溅射靶108中，与端部区域7A、7B相对应的间隔件17A、17B(端部间隔件)的与氧化物烧结体3相接的面优选具有与端部区域7A、7B的背面相对应的倾斜。此外，由于内侧区域9A、9B也在背面具有倾斜，因此优选将具有与内侧区域9A、9B的背面倾斜相对应的倾斜的间隔件(内侧间隔件)设置于保持面13A。端部间隔件与内侧间隔件可以为一体，也可以分开设置。
此外，在溅射靶108中，如图12所示，优选为正面21A、23A、25A位于与XY平面平行的假想平面27的状态(“同一平面”)。其中，只要在溅射靶108中的Z方向的高度之差在100μm以下，就与同一平面的情况下同样地能够防止异常放电等问题。
在溅射靶108中，
将端部区域7A、7B的板厚的最大值设为t11，
将端部区域7A、7B的板厚的最小值设为t15，
将端部区域7A、7B的Y方向的宽度设为L11，
将内侧区域9A、9B的板厚即内侧区域9A、9B的背面中未倾斜的区域的板厚设为t12，
将所述内侧区域的宽度即所述内侧区域的背面中倾斜的区域的所述第1方向的宽度设为L13的情况下，
t11、t12、t15、L11以及L13优选满足以下的式(11)、式(13)、式(14)、式(15)以及式(16)，t11、t12、t15、L11以及L13更优选满足式(11)～(16)。
t12>t11>t15…(11)
t11(mm)<9…(13)
10<L11(mm)<35…(14)
t15(mm)>3…(15)
3<L13(mm)<35…(16)
另外，内侧区域9A、9B的板厚即内侧区域9A、9B的背面中未倾斜的区域中的板厚不固定的情况下，将背面不倾斜的区域内的板厚的最小值设为板厚t12。
另外，如溅射靶108那样，在端部区域7A、7B的背面在Y方向上从氧化物烧结体3的外侧朝向内侧连续地倾斜的情况下(倾斜角度固定的情况)，端部区域7A、7B的外侧端面18中的端部区域7A、7B的厚度相当于t15，端部区域7A、7B的内侧端面28中的端部区域7A、7B的厚度相当于t11。
溅射靶通过满足式(15)而在溅射放电时变得难以破裂。
溅射靶通过满足式(16)而能够兼顾功率耐性与靶寿命(TG寿命)。
式(16)优选为下述式(16A)。
5≤L13(mm)<35…(16A)
溅射靶通过满足式(11)而能够兼顾功率耐性与靶寿命(TG寿命)。
此外，规定式(11)的理由如下所述。
在磁场摆动型的磁控溅射装置中，在成膜时磁场M沿X方向摆动。几乎不会沿Y方向摆动。因此，内侧区域9A、9B以及端部区域7A、7B是磁场M的端部始终位于其附近的区域，内侧区域9A、9B以及端部区域7A、7B的上表面(正面)与其他区域的上表面(正面)相比，由于被封锁在磁场M的等离子体而容易变得高温。
此外，由于端部区域7A、7B的Y方向的外侧端面18不靠近其他区域，因此端部区域7A、7B的下表面与其他区域的下表面相比，背板5造成的冷却效率良好而容易变得低温。
因此，端部区域7A、7B与其他区域相比，板厚方向的温度差(所述式(B)的ΔT)变大，容易产生热应力造成的破裂。
因此，优选端部区域7A、7B的t11较薄。
此外，由于溅射靶108是磁场摆动型的装置用靶，因此内侧区域9A、9B是在成膜时磁场M以及封锁在磁场M的等离子体始终位于的区域。因此，为了延长溅射靶108的寿命，优选板厚t12较厚。
另一方面，内侧区域9A、9B被夹持在端部区域7A、7B与中间区域11之间而使热量难以从端面逸散，因此板厚方向的温度差不会变得像端部区域7A、7B那样大。因此，即便使内侧区域9A、9B的板厚较厚，与端部区域7A、7B相比也难以产生破裂。
因此，优选端部区域7A、7B的板厚t11比内侧区域9A、9B的板厚t12薄。
另外，也将如溅射靶108那样的、使等离子体集中的区域较厚的靶称为EP(侵蚀图案)形状靶。
规定式(12)到式(14)的理由如下所述。
由于L11越长，端部区域7A、7B就越靠近磁场M的端部(参照图3。图3的L1与溅射靶108中的L11相对应)。因此在成膜时端部区域7A、7B容易磨损。因此，L11越长，就需要使t11越厚(式(12))。
式(12)优选为下述式(12A)，更优选为下述式(12B)，进一步优选为下述式(12C)，特别优选为下述式(12D)。
t11(mm)≥L11(mm)×0.1+4.25…(12A)
t11(mm)≥L11(mm)×0.1+4.5…(12B)
t11(mm)≥L11(mm)×0.1+4.75…(12C)
t11(mm)≥L11(mm)×0.1+5…(12D)
其中，由于若使t11过厚，则变得容易产生热应力引起的破裂，因此厚度存在上限(式(13))。
进而，由于若L11过长则端部区域7A、7B靠近磁场M的端部，因此L11也存在上限(式(14))。由于若L11过短则端部区域7A、7B会变得过窄，容易产生热应力引起的破裂，因此L11也存在下限(式(14))。
更优选为，t11以及L11满足以下的式(13A)以及式(14A)所示的条件。
t11(mm)<8.5…(13A)
12.5≤L11(mm)≤32.5…(14A)
进一步优选为，t11以及L11满足以下的式(13B)以及式(14B)所示的条件。
t11(mm)≤8…(13B)，
15≤L11(mm)≤30…(14B)
为了延长溅射靶108的寿命，更优选为，t11以及t12满足以下的式(17)。
0.6<t11/t12<0.8…(17)
更优选为，在将中间区域11的板厚设为t13的情况下，t11、t12以及t13满足以下的式(18)。
t12>t11>t13…(18)
这是由于，在成膜时，根据磁场M的X方向位置不同，存在等离子体不与中间区域11接触的时间，中间区域11与端部区域7A、7B以及内侧区域9A、9B相比消耗较慢，因此并不一定需要使中间区域11较厚。此外，也由于中间区域11的板厚较薄更有利于成本方面。
在中间区域11内的板厚不为定值的情况下，将区域内的板厚的最小值设为板厚t13。
第三方案的氧化物烧结体3的具体的尺寸只要满足式(12)则没有特别限定。例如，作为在大型溅射装置中按标准使用的、磁场摆动型的磁控溅射装置用靶而优选的范围，可以列举以下的范围。
在溅射靶108中，长方形的长边(与图3的LY相对应)优选为2300mm以上3800mm以下。在溅射靶108中，长方形的长边(与图3的LY相对应)更优选为2500mm以上3600mm以下，进一步优选为2500mm以上3400mm以下。
在溅射靶108中，长方形的短边(与图3的LX相对应)优选为200mm以上300mm以下。在溅射靶108中，长方形的短边(与图3的LX相对应。)更优选为230mm以上300mm以下，进一步优选为250mm以上300mm以下。
板厚t12优选为9mm以上15mm以下。板厚t12更优选为9mm以上12mm以下，进一步优选为9mm以上10mm以下。
L11优选为超过10mm不足35mm，更优选为12.5mm以上32.5mm以下，进一步优选为15mm以上30mm以下，特别优选为15mm以上20mm以下。
内侧区域9A、9B的Y方向(第1方向)的宽度L12优选为170mm以上300mm以下。内侧区域9A、9B的Y方向(第1方向)的宽度L12更优选为180mm以上300mm以下，进一步优选为185mm以上300mm以下。宽度L13与宽度L12满足L12≥L13的关系，优选满足L12>L13的关系。
中间区域11的宽度L14(参照图12)优选为1700mm以上3500mm以下。中间区域11的宽度L14(参照图12)更优选为1900mm以上3200mm以下，进一步优选为2000mm以上3000mm以下。
区域11A、11B、11C的宽度L15(参照图12)优选为250mm以上1700mm以下。区域11A、11B、11C的宽度L15(参照图12)更优选为500mm以上1200mm以下，进一步优选为600mm以上1000mm以下。
在将溅射靶108用于磁场摆动型的磁控溅射的情况下，也能够将在X方向上成膜时的消耗最大的位置以及该位置的消耗深度作为基准而规定L11以及端部区域7A、7B的内侧端部(图12的X方向位置P)。在此，将成膜时的消耗最大的位置称为最大侵蚀位置。将最大侵蚀位置中的消耗深度称为最大侵蚀深度。
P的位置优选为最大侵蚀深度的50％以上75％以下的消耗深度所处的位置。通过使P的位置为50％以上的消耗深度的位置，溅射靶108变得难以破裂。通过使P的位置为75％以下的消耗深度的位置，能够维持靶寿命。
P的位置优选为从最大侵蚀位置朝向X方向端部10mm以上、30mm以下的位置。通过使P的位置为10mm以上的位置，能够维持靶寿命。通过使P的位置为30mm以下的位置，溅射靶108变得难以破裂。
溅射靶108中的内侧区域9A、9B与中间区域11的间隙G2的尺寸没有特别限定。间隙G2的尺寸例如为0.1mm～0.5mm左右。
以上是对溅射靶的各种方案的说明。
(溅射靶的组成、晶体结构以及物性)
接着，对本发明的实施方式的溅射靶1的组成以及晶体结构进行说明。
溅射靶1的组成以及晶体结构没有特别限定。其中，作为本实施方式的溅射靶1，优选为包含线性膨胀率较大、导热率较小的氧化物烧结体的溅射靶，使得在进行使用了磁场摆动型的磁控溅射装置的成膜时，不会发生破裂的问题。作为氧化物烧结体，由含有铟元素(In)、锡元素(Sn)以及锌元素(Zn)的氧化物构成，且含有以Zn2SnO4表示的尖晶石结构化合物的烧结体是有效的。进而，作为氧化物烧结体，也含有以In2O3(ZnO)m(式中，m为2～7的整数)表示的六方晶层状化合物的烧结体更有效。
溅射靶的晶体结构能够通过X射线衍射测量装置(XRD)进行确认。
由氧化铟与氧化锌构成的六方晶层状化合物是在利用X射线衍射法进行的测量中示出属于六方晶层状化合物的X射线衍射图案的化合物。具体而言，是以In2O3(ZnO)m表示的化合物。式中的m为2～7，优选为3～5的整数。只要m为2以上，则化合物获得六方晶层状结构，此外，只要m在7以下，就能够降低体积电阻率。
优选为，氧化物烧结体的各元素的原子比满足下述式(7)。
0.40≤Zn/(In+Sn+Zn)≤0.80…(7)
若Zn/(In+Sn+Zn)为0.4以上，则在溅射成膜时容易在氧化物烧结体中生成尖晶石相，从而容易得到作为半导体的特性。若Zn/(In+Sn+Zn)为0.80以下，则能够抑制在氧化物烧结体中尖晶石相的异常粒生长造成的强度的降低。此外，若Zn/(In+Sn+Zn)为0.80以下，则能够抑制氧化物半导体膜的迁移率的降低。Zn/(In+Sn+Zn)更优选为0.50以上0.70以下。
优选氧化物烧结体的各元素的原子比满足下述式(8)。
0.15≤Sn/(Sn+Zn)≤0.40…(8)
若Sn/(Sn+Zn)为0.15以上，则能够抑制在氧化物烧结体中尖晶石相的异常粒生长造成的强度的降低。若Sn/(Sn+Zn)为0.40以下，则能够抑制在氧化物烧结体中由于溅射时的异常放电的原因造成的氧化锡的凝集。此外，若Sn/(Sn+Zn)为0.40以下，则能够利用草酸等弱酸容易地对使用溅射靶成膜而得的氧化物半导体膜进行蚀刻加工。若Sn/(Sn+Zn)为0.15以上，则能够抑制蚀刻速度变得过快从而容易对蚀刻进行控制。Sn/(Sn+Zn)更优选为0.15以上0.35以下。
优选氧化物烧结体的各元素的原子比满足下述式(9)。
0.10≤In/(In+Sn+Zn)≤0.35…(9)
通过使In/(In+Sn+Zn)为0.10以上，能够降低得到的溅射靶的体电阻。此外，能够抑制氧化物半导体膜的迁移率变得极低。若In/(In+Sn+Zn)为0.35以下，则能够抑制在溅射成膜时膜变为导体，从而容易得到作为半导体的特性。In/(In+Sn+Zn)更优选为0.10以上0.30以下。
氧化物烧结体的各金属元素的原子比能够通过原料的掺混量进行抑制。此外，各元素的原子比能够通过利用感应耦合等离子体发光分光分析装置(ICP-AES)对含有元素进行定量分析从而求出。
接着，对溅射靶所含的氧化物烧结体的物性进行说明。
氧化物烧结体的抗折强度30点的平均值优选为320MPa以下，更优选为300MPa以下。
氧化物烧结体的抗折强度30点的最低值优选为200MPa以下，更优选为180MPa以下。
氧化物烧结体的抗折强度可以通过从一块氧化物烧结体中均匀地切出3mm×4mm×40mm的试验片并依据JIS R 1601实施3点弯曲试验来测量。对30个试验片测量抗折强度，计算出其平均值以及最低值。
氧化物烧结体的线性膨胀系数优选为7.50×10-6/K以上，更优选为7.7×10-6/K以上。
氧化物烧结体的线性膨胀系数可以依据JIS R 1618法在测量温度30℃～500℃、升温速度10K/min、在大气中气氛下实施从而测量。
氧化物烧结体的弹性模量优选为150GPa以上，更优选为155GPa以上。
氧化物烧结体的弹性模量可以依据JIS R 1602法使用超声波探伤装置在室温、大气中实施从而测量。
氧化物烧结体的导热率优选为6.5(W/m/K)以下，更优选为6.0(W/m/K)以下。
氧化物烧结体的导热率依据JIS R 1611法，通过激光闪光法(室温、真空中)测量比热容，通过激光闪光法(室温、大气中)测量热扩散率，并根据下述式计算出导热率。
λ(导热率)＝Cp(比热容)×ρ(密度)×α(热扩散率)
ρ为氧化物烧结体的密度。
氧化物烧结体的密度根据导热率测量样品的尺寸以及重量计算出。
氧化物烧结体的(线性膨胀系数×弹性模量)/导热率优选为200Pa/W以上，更优选为220Pa/W以上。
以上是对本发明的实施方式的溅射靶1的组成、晶体结构以及物性的说明。
对溅射靶1的组成、晶体结构以及物性的说明也能够应用于第二方案以及第三方案的溅射靶。
(氧化物半导体膜的成膜方法)
接着，对使用了本实施方式的溅射靶1的氧化物半导体膜的成膜方法简单地进行说明。
成膜方法没有特别地限定。其中，溅射靶1在使用了磁场摆动型的磁控溅射装置作为成膜装置的成膜中优选。
具体而言，以将磁场M的摆动方向设为X方向，使磁场M的Y方向上的端部位于从内侧区域9A到端部区域7A、从内侧区域9B到端部区域7B的方式进行成膜。根据该方法，等离子体集中于板厚t2最厚的内侧区域9A、9B，因此能够确保靶寿命。进而，根据该方法，板厚比内侧区域9A、9B薄的端部区域7A、7B的热应力变得最高，因此也能够防止破裂。
以上是对使用了本实施方式的溅射靶1的氧化物半导体膜的成膜方法的说明。
对使用了溅射靶1的氧化物半导体膜的成膜方法的说明也可以应用于第二方案以及第三方案的溅射靶。
像这样地，根据本实施方式，具备具有排列在Y方向的端部区域7A、7B与内侧区域9A、9B的板状的氧化物烧结体3，t1、L1以及t2满足式(1)～式(4)。
因此，不会极大地缩短靶寿命而能够防止成膜时的破裂。
实施例
以下基于实施例对本发明详细地进行说明。但是，本发明并不受实施例限定。
(预备试验)
首先，作为预备试验，对将公知的ITZO类溅射靶用于磁控溅射的情况进行模拟，从而计算出应力分布与侵蚀区域的关系。具体的步骤如下所述。
首先，将图13所示的公知的ITZO类的溅射靶1A假定为溅射靶。该溅射靶1A与图1所示的溅射靶1不同，在端部具有比较端部区域31，该比较端部区域31相当于将端部区域7A、7B以及内侧区域9A、9B结合的区域。溅射靶1A的密度为6.39g/cm3、泊松比为0.28、弹性模量(E)为158GPa、线性膨胀率(α)为7.7×10-6/K、导热率(λ)为4.87W/m/K、比热为416J/kg/℃。
作为溅射靶1A的尺寸，设有X方向的全长LX为272mm、Y方向的全长LY为2525mm、比较端部区域31的板厚t2为9mm、比较端部区域31的Y方向长度为200mm、中间区域11的板厚t3为6mm。
对于该溅射靶1A，假定形成有X方向的最大长度为232mm、Y方向的最大长度为2576mm的环的磁场M，使磁场M以0.1mm/s在X方向的两端部间往返移动(摆动)。
溅射电功率为16kW，导热系数为5800W/m2/K。
通过有限元法计算在该条件下保持2000秒后的溅射靶1A的板厚方向的温度差，使用式(A)以及式(B)求出热应力，计算出相对分布。
热应力(σ)＝-E×α×ΔT…(A)
ΔT＝[Q×d/A]/λ…(B)
式(A)以及式(B)中的符号的说明如下。
E：溅射靶的弹性模量(GPa)
α：溅射靶的线性膨胀率(10-6/K)
ΔT：板厚方向上溅射靶的内外的温度差(K)
Q：板厚方向上从溅射靶外向内通过的热量(W)
d：溅射靶的板厚(mm)
Δ：从板厚方向观察到的溅射靶的面积(mm2)
λ：溅射靶的导热率(W/m/K)
将预备试验的结果示出在图13。
如图13所示，热应力最高的区域为Y方向的端部。
(功率耐性以及寿命试验1)
根据预备试验的结果，本发明人认为，若使热应力最高的Y方向的端部的板厚变薄，则能够降低热应力，不会极大地缩短靶寿命而能够防止破裂。
在此，如图1所示，制作使板厚t1比板厚t2薄，其他尺寸与预备试验相同的溅射靶1(试样编号2)，利用实机的磁控溅射装置，在与预备试验相同的条件下测量功率耐性以及靶寿命。L1为15mm、L2为185mm。
功率耐性为在溅射靶上不产生破裂的、最大限度的溅射功率。在溅射靶发生电弧放电的情况下判断为产生了破裂。
求出溅射靶的厚度变为剩余1mm为止所需要的时间(在此单位为[hr])乘以功率耐性而得的值，将与预备试验相同条件的溅射靶的寿命设为100％时的该值的比率即为寿命。
将结果示出在表1。在表1中，作为比较例还示出了使溅射靶的厚度均为6mm的情况(试样编号3)。将预备试验的溅射靶作为试样编号1示出在表1。
[表1]
Figure BDA0002368283100000261
如表1所示，可知实施例未缩短寿命而能够与预备试验相比更加提高功率耐性。根据该结果，教导了只要使Y方向的端部的板厚变薄，就能够不缩短寿命地进行高密度的成膜。
(侵蚀深度分布测量)
接着，为了调查通过使Y方向的端部的板厚变薄，是否使溅射靶的消耗的深度以及消耗的位置受到影响，对“试样编号2”的试验开始后经过100小时后的试样测量了Y方向的侵蚀深度的分布。
测量区域为在Y方向上平行的3个位置(在X方向上距图13的上端50mm、136mm以及222mm，在图14中记载为X方向位置：4、5、6)，求出3个位置的实测值以及平均值。
将结果示出在表14。图14的横轴的“Y方向位置”是指将Y方向左端设为0的情况下的在Y方向上的位置。
如图14所示，侵蚀深度最深的区域是距Y方向的端部超过15mm且30mm以下左右的内侧的区域。该区域在内侧区域9A、9B的范围内。且距Y方向的端部15mm以下的区域的消耗深度为最大侵蚀深度的75％以下，大部分为50％以下。
根据该结果可知，热应力最高的区域与侵蚀深度最深的区域不同。因此可知，即便如专利文献7～8所记载的那样、分割侵蚀深度最深的区域，对热应力引起的破裂的防止也不充分。
此外，根据该结果可知，由于端部区域7A、7B是热应力最大的一方，且侵蚀深度比内侧区域9A、9B浅，因此即便使板厚t1较薄也难以影响寿命。
(L1、t1以及t2的最优化)
接着，为了对能够不极大缩短寿命地提高功率耐性的L1、t1以及t2的范围进行确定，在试样编号2中，制作改变了L1、t1以及t2的溅射靶，在其他条件与试样编号2相同的条件下，评价功率耐性以及寿命。将寿命80％以上作为合格。将功率耐性10kW以上作为合格。将结果示出在表2。在表2中，将满足式(1)～(4)的各式的情况记作“A”，不满足的情况记作“B”。
[表2]
Figure BDA0002368283100000271
如表2所示，满足式(1)至式(4)的所有的式的情况下功率耐性以及寿命合格。
此外，在功率耐性以及寿命合格的溅射靶中，满足0.6<t1/t2<0.8的范围的溅射靶(试样编号8、9、13)中的功率耐性更高。
(功率耐性以及寿命试验2)
制作如图12所示的在端部区域7A、7B以及内侧区域9A、9B的背面具有倾斜的、满足图3所示的尺寸的ITZO类溅射靶。倾斜角度以及表3所示的尺寸以外的尺寸与所述预备试验相同来进行制作。
通过实机的磁控溅射装置在与预备试验相同的条件下对制作的溅射靶的功率耐性以及靶寿命(寿命)进行了测量。
使用与所述的“功率耐性以及寿命试验1”相同的评价基准对表3所示的试样编号的溅射靶评价了功率耐性以及靶寿命。将评价结果示出在表3以及表4。使用了倾斜角度为0°、端部区域的背面不倾斜的试样作为试样编号28。
在表3中，将满足式(11)～(16)的各式的情况记作“A”，不满足的情况记作“B”。
[表3]
Figure BDA0002368283100000291
[表4]
Figure BDA0002368283100000301
如表3以及表4所示，通过如试样编号23～27那样，端部区域的背面具有从氧化物烧结体的端部朝向内侧的下降的梯度的倾斜，并且满足式(12)的关系，从而功率耐性以及靶寿命合格。进而，通过如试样编号26以及试样编号27那样，端部区域的倾斜角度为10度以上12度以下，从而提高了靶寿命。
附图标记说明
1 溅射靶
3 氧化物烧结体
5 背板
7A、7B 端部区域
9A、9B 内侧区域
11 中间区域
13 主体
13A 保持面
15 凸部
17A、17B 间隔件
21A、23A、25A 正面
21B、23B、25B 背面。

Claims (29)

1.一种溅射靶，其特征在于，
具备板状的氧化物烧结体，
所述氧化物烧结体具有沿第1方向排列的多个区域，
所述多个区域具有：
端部区域，是包括所述第1方向上的端部的区域；
内侧区域，是从所述端部朝向所述第1方向计数处于内侧第2个的区域，
在将所述端部区域的板厚设为t1，所述端部区域的所述第1方向的宽度设为L1，所述内侧区域的板厚设为t2的情况下，t1、L1以及t2满足以下的式(1)～(4)，
t2>t1…(1)，
t1(mm)>L1(mm)×0.1+4…(2)，
t1(mm)<9…(3)，
10<L1(mm)<35…(4)。
2.如权利要求1所述的溅射靶，其特征在于，t1以及t2进一步满足以下的式(5)，
0.6<t1/t2<0.8…(5)。
3.如权利要求1或2所述的溅射靶，其特征在于，
所述多个区域具备：
中间区域，是从所述端部朝向所述第1方向计数处于内侧第3个的区域，
在将所述中间区域的厚度设为t3的情况下，t1、t2以及t3满足以下的式(6)，
t2>t1>t3…(6)。
4.如权利要求1～3的任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体的所述多个区域互相分离地排列。
5.如权利要求1～4的任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体的平面形状为长方形的板状，所述第1方向是长方形的长边方向。
6.如权利要求5所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体的长方形的长边为2300mm以上3800mm以下，短边为200mm以上300mm以下，所述内侧区域的板厚t2为9mm以上15mm以下，L1为超过10mm不足35mm，所述内侧区域的所述第1方向的宽度为170mm以上300mm以下。
7.一种溅射靶，其特征在于，具备：
板状的氧化物烧结体；
背板，对所述氧化物烧结体进行保持；
间隔件，设置在所述氧化物烧结体与所述背板之间，
所述氧化物烧结体具有沿第1方向排列的多个区域，
所述多个区域具有：端部区域，是包括所述第1方向上的端部的区域；内侧区域，是从所述端部朝向所述第1方向计数处于内侧第2个的区域，
所述背板具有对所述端部区域以及所述内侧区域进行保持的保持面，
所述间隔件设置在所述保持面而保持所述端部区域，
所述端部区域具有与所述保持面相对置的背面，
所述端部区域的背面相对于所述保持面倾斜，
所述端部区域的背面的倾斜呈从所述氧化物烧结体的端部朝向内侧下降的梯度，
在将所述端部区域的板厚的最大值设为t11，将所述端部区域的所述第1方向的宽度设为L11的情况下，
t11以及L11满足以下的式(12)，
t11(mm)>L11(mm)×0.1+4…(12)。
8.如权利要求7所述的溅射靶，其特征在于，所述端部区域的背面与所述保持面所成的角度为4度以上15度以下。
9.如权利要求7或8所述的溅射靶，其特征在于，
所述内侧区域具有与所述保持面相对置的背面，
所述内侧区域的背面的一部分相对于所述保持面倾斜，
所述内侧区域的背面的倾斜呈从所述氧化物烧结体的端部朝向内侧下降的梯度，
在将所述端部区域的板厚的最小值设为t15，将所述内侧区域的板厚即所述内侧区域的背面中未倾斜的区域的板厚设为t12，将所述内侧区域的宽度即所述内侧区域的背面中倾斜的区域的所述第1方向的宽度设为L13的情况下，
t11、t12、t15、L11以及L13满足以下的式(11)、式(13)、式(14)、式(15)以及式(16)，
t12>t11>t15…(11)，
t11(mm)<9…(13)，
10<L11(mm)<35…(14)，
t15(mm)>3…(15)，
3<L13(mm)<35…(16)。
10.如权利要求7～9的任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体的平面形状为长方形的板状，所述第1方向是长方形的长边方向。
11.如权利要求10所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体的长方形的长边为2300mm以上3800mm以下，短边为200mm以上300mm以下，所述内侧区域的板厚即所述内侧区域的背面中的未倾斜的区域中的板厚t12为9mm以上15mm以下，L11为超过10mm不足35mm，所述内侧区域的所述第1方向的宽度为170mm以上300mm以下。
12.如权利要求1～11的任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述端部区域以及所述内侧区域设置在所述第1方向上的两端。
13.如权利要求1～12的任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体是具有两个主表面的板状，所述多个区域的一方的主表面的板厚方向的高度差为100μm以内，并且算术平均粗糙度Ra比另一方的主表面小。
14.如权利要求1～13的任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体的抗折强度30点的平均值为320MPa以下。
15.如权利要求14所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体的抗折强度30点的最低值为200MPa以下。
16.如权利要求1～15的任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体的线性膨胀系数为7.50×10-6/K以上。
17.如权利要求1～16的任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体的弹性模量为150GPa以上。
18.如权利要求1～17的任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体的导热率为6.5(W/m/K)以下。
19.如权利要求1～18的任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体的(线性膨胀系数×弹性模量)/导热率为200Pa/W以上。
20.如权利要求1～19的任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体由含有铟元素(In)、锡元素(Sn)以及锌元素(Zn)的氧化物构成。
21.如权利要求20所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体包含以Zn2SnO4表示的尖晶石结构化合物。
22.如权利要求20或21所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体包含以In2O3(ZnO)m(m＝2～7)表示的六方晶层状化合物。
23.如权利要求20～22的任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体进一步满足下述式(7)，
0.40≤Zn/(In+Sn+Zn)≤0.80…(7)。
24.如权利要求20～23的任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体进一步满足下述式(8)，
0.15≤Sn/(Sn+Zn)≤0.40…(8)。
25.如权利要求20～24的任一项所述的溅射靶，其特征在于，所述氧化物烧结体进一步满足下述式(9)，
0.10≤In/(In+Sn+Zn)≤0.35…(9)。
26.如权利要求3所述的溅射靶，其特征在于，具备：
背板，具有对所述氧化物烧结体进行保持的保持面、以及从所述保持面突出地设置而对所述中间区域进行保持的凸部；
间隔件，设置在所述保持面与所述端部区域之间。
27.一种氧化物半导体膜的成膜方法，其特征在于，将如权利要求1～26的任一项所述的溅射靶作为靶使用，将磁场摆动型的磁控溅射装置作为成膜装置使用，将磁场的摆动方向设为与所述第1方向以及板厚方向正交的第2方向，以所述第1方向上的所述磁场的端部位于所述内侧区域的方式进行成膜。
28.一种背板，其特征在于，具备：
保持面，对如权利要求3所述的所述氧化物烧结体进行保持；
凸部，从所述保持面突出地设置，对所述中间区域进行保持；
间隔件，设置在所述保持面与所述端部区域之间。
29.如权利要求28所述的背板，其特征在于，所述凸部的高度高于所述间隔件。
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