CN113490763B - 溅射靶及溅射靶的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及更加可靠地抑制接合材料侵入在相邻的靶部件之间形成间隙。衬管为筒状且在外周面形成有多个凹部。靶主体具有包围衬管的外周面的圆筒状的多个靶部件，多个靶部件分别以分离的方式排列设置。通过在中心轴方向上排列多个靶部件而在相邻的靶部件之间形成的间隙环绕在衬管的中心轴周围，间隙与多个凹部分别交叉。接合材料设置在衬管与靶主体之间，将多个靶部件分别与上述衬管接合。遮挡部件以分别跨过多个凹部的方式配置在接合材料与靶主体之间，从接合材料侧遮挡间隙。

Description

溅射靶及溅射靶的制造方法
技术领域
本发明涉及溅射靶及溅射靶的制造方法。
背景技术
随着薄型电视的大图像化，制造平板显示器时所使用的溅射靶的大型化也在推进。随之而来地也出现了面积较大的氧化物靶。尤其是正在研发安装有较长的圆筒型氧化物靶的成膜装置。为了得到较长的圆筒型氧化物靶，已有使用接合材料将多个圆筒型氧化物烧结体与圆筒型衬管接合的方法。
但是，在用多个靶部件构成溅射靶的情况下，有时因靶部件的热膨胀导致相邻的靶部件互相接触而靶部件破裂。为了防止该由接触引起的破裂，有时在相邻的靶部件之间设置间隙(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-168832号公报。
发明内容
发明要解决的问题
然而，当设置有间隙时，必然会出现接合材料侵入间隙的概率升高或衬管从间隙露出，从而有可能从间隙漏出靶以外的成分。当出现这样的现象时，氧化物以外的成分混入覆膜并会使覆膜的性质劣化。此外，其也成为在成膜工序中异常放电的起因。
鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供一种能够更加可靠地抑制从相邻的靶部件之间形成的间隙漏出异物的溅射靶及其制造方法。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明的一个实施方式所涉及的溅射靶具有：衬管、靶主体、接合材料以及遮挡部件。
上述衬管为筒状且在外周面形成有多个凹部，上述多个凹部分别在中心轴方向上延伸，上述多个凹部分别围绕中心轴排列设置。
上述靶主体具有包围上述衬管的外周面的圆筒状的多个靶部件，上述多个靶部件分别以在上述衬管的中心轴方向上分离的方式排列设置。通过在上述中心轴方向上排列上述多个靶部件而在相邻的靶部件之间形成的间隙环绕上述衬管的中心轴周围，上述间隙与上述多个凹部分别相交。
上述接合材料设置在上述衬管与上述靶主体之间，将所述多个靶部件分别与上述衬管接合。
上述遮挡部件以分别跨过上述多个凹部的方式配置在上述接合材料与上述靶主体之间，从上述接合材料侧遮挡上述间隙。
根据这样的溅射靶，能够通过遮挡部件可靠地遮挡在相邻的靶部件之间形成的间隙，从而可靠地抑制从间隙漏出异物。
可以在上述溅射靶中，上述遮挡部件由环状的弹性部件构成。
根据这样的溅射靶，能够通过由环状的弹性部件构成的遮挡部件可靠地遮挡在相邻的靶部件之间形成的间隙，从而可靠地抑制从间隙漏出异物。
可以在上述溅射靶中，上述遮挡部件所抵接的上述靶部件的面相对于上述中心轴方向倾斜。
根据这样的溅射靶，由于遮挡部件所抵接的靶部件的面相对于中心轴方向倾斜，所以能够通过弹性部件可靠地遮挡在相邻的靶部件之间形成的间隙，从而可靠地抑制从间隙漏出异物。
可以在上述溅射靶中，多个上述靶主体在上述衬管的上述中心轴方向上被排列设置成列状。
根据这样的溅射靶，容易得到长条的溅射靶。
可以在上述溅射靶中，上述多个靶部件分别由氧化物的烧结体构成。
根据这样的溅射靶，即使多个靶部件分别由氧化物的烧结体构成，也抑制接合材料侵入间隙。
可以在上述溅射靶中，上述氧化物具有In、Ga和Zn。
根据这样的溅射靶，由于烧结体具有In、Ga和Zn，所以形成为稳定的氧化物半导体膜。
为了达到上述目的，在本发明的一个实施方式所涉及的溅射靶的制造方法中，
准备衬管，上述衬管在外周面形成有多个凹部，上述多个凹部分别在中心轴方向上延伸，上述多个凹部分别围绕中心轴排列设置；
以分别跨过上述多个凹部的方式将环状的遮挡部件围绕上述衬管配置；
用第一靶部件和第二靶部件包围上述衬管的上述外周面；
以在上述中心轴方向上排列的方式配置上述第一靶部件和上述第二靶部件；
通过上述遮挡部件从上述衬管侧遮挡在上述第一靶部件和上述第二靶部件之间形成的间隙。
向上述第一靶部件和上述衬管之间填充熔融的上述接合材料，经由上述多个凹部，将上述接合材料填充至上述第二靶部件与上述衬管之间；
通过使上述接合材料固化，将上述第一靶部件与上述衬管之间和上述第二靶部件与上述衬管之间接合，围绕上述衬管形成具有上述第一靶部件和上述第二靶部件的上述靶主体。
根据这样的溅射靶的制造方法，通过遮挡部件可靠地遮挡在相邻的靶部件之间形成的间隙，从而可靠地抑制从间隙漏出异物。
发明效果
如上所述，根据本发明，提供一种能够更加可靠地抑制从相邻的靶部件之间形成的间隙漏出异物的溅射靶及其制造方法。
附图说明
图1的图(a)是示出本实施方式所涉及的溅射靶的示意性立体图；图(b)是本实施方式所涉及的溅射靶的示意性剖视图。
图2是示出本实施方式所涉及的溅射靶的衬管和包围衬管的遮挡部件的示意性立体图。
图3是示出在靶主体与接合材料之间设置的遮挡部件的示意性剖视图。
图4是示出在靶主体与衬管之间填充了接合材料的情况的示意图。
图5是示出本实施方式所涉及的溅射靶的变形例一的示意性立体图。
图6是示出本实施方式所涉及的溅射靶的变形例二的示意性剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施方式。在各附图中，有时引入XYZ轴坐标。此外，有时对相同的部件或具有相同功能的部件标注相同的附图标记，并在说明该部件后适当省略说明。
图1的(a)是示出本实施方式所涉及的溅射靶的示意性立体图。图1的(b)是本实施方式所涉及的溅射靶的示意性剖视图。在图1的(b)中，示出图1的(a)沿A1-A2线的X-Y轴的剖面。
图2是示出本实施方式所涉及的溅射靶的衬管和包围衬管的遮挡部件的示意性立体图。图2表示从图1的(a)中去掉接合材料30和靶主体20的状态。
图1的(a)、(b)表示的溅射靶1是溅射成膜中使用的圆筒状靶组件。溅射靶1具有：衬管10、靶主体20、接合材料30以及遮挡部件40。
衬管10是筒状体，其内部为中空状。衬管10在一个轴方向(例如，中心轴10c的方向)延伸。中心轴10c的方向是衬管10的长度方向。此外，因为衬管10是溅射靶1的基材，可知中心轴10c也是溅射靶1的中心轴。
衬管10具有：环绕中心轴10c的周围的外周面101，和位于外周面101的相反侧且环绕中心轴10c的周围的内周面102。在用与中心轴10c正交的平面(例如，X-Y轴平面)切断了衬管10的情况下，其形状例如为环状。
在衬管10的外周面101形成有多个凹部103(图2)。多个凹部103例如分别为缝隙状凹槽，并且各自在中心轴10c的方向上延伸。多个凹部分别围绕中心轴10c排列设置。凹部103的数量没有特别的限定，例如在外周面101设有八个凹部103。
衬管10的材料具有优异导热性的材料，例如，钛(Ti)、铜(Cu)等。还可以在衬管10的内部适当地形成供制冷剂流通的流路。
靶主体20包围衬管10的外周面101。靶主体20相对于衬管10同心状地配置。靶主体20具有多个靶部件。例如，在图1的(a)、(b)的例子中，靶主体20具有一组靶部件20A、20B。在本实施方式中，靶部件20A为第一靶部件，靶部件20B为第二靶部件。
靶部件20A、20B均为圆筒状。靶部件20A、20B均包围衬管10。此外，靶部件20A、20B在衬管10的中心轴10c的方向上并列设置。
在用X-Y轴平面将靶部件20A、20B都切断的情况下，其形状例如成为环状。例如，X-Y轴平面中的靶部件20A、20B各自的剖面形状为相同形状。此外，靶部件20A、20B各自在Z轴方向上的长度相同。
靶部件20A、20B彼此互不接触，以在衬管10的中心轴10c的方向上互不接触而分离的方式配置。换言之，靶主体20具有在沿着中心轴10c的方向上被分割开的分割构造。
由此，在靶部件20A与靶部件20B之间，形成有间隙(分割部)201。间隙201环绕衬管10的中心轴10c的周围。间隙201分别跨过多个凹部103，并与多个凹部103分别相交。对于间隙201在中心轴10c的方向上的宽度，没有特别限定，例如，设定为靶部件20A、20B不会因热膨胀而彼此接触的程度。例如，间隙201的宽度为0.1mm以上且0.5mm以下。
靶部件20A、20B以相同材料构成，例如，由氧化物的烧结体构成。作为一个例子，烧结体具有In和Zn。例如，烧结体由In-Ga-Zn-O(IGZO)构成。例如，烧结体也可以是In-Ti-Zn-Sn-O(ITZTO)烧结体、In-Ti-Zn-Sn-O(IGTO)烧结体等。
接合材料30被夹设在衬管10与靶主体20之间。接合材料30使衬管10与靶主体20紧密接触。接合材料30将多个靶部件20A、20B分别与衬管10接合。在将接合材料30填充至衬管10与靶主体20之间后，也向凹部103注入接合材料30。接合材料30例如具有铟(In)、锡(Sn)、焊材等。
遮挡部件40与除多个凹部103以外的衬管10的外周面101相接，并以分别跨过多个凹部103的方式配置在接合材料30和靶主体20之间(图2)。遮挡部件40位于间隙201与接合材料30之间。遮挡部件40从接合材料30侧遮挡间隙201。
图3是示出在靶主体与接合材料之间设置的遮挡部件的示意性剖视图。在图3中表示从凹部103的位置偏向中心轴10c外周的遮挡部件40。
靶部件20A与靶部件20B在中心轴10C的方向上间隔着间隙201而相向，由此靶部件20A具有与靶部件20B相向的端面202，靶部件20B具有与靶部件20A相向的端面203。
此外，靶部件20A在衬管10侧具有倾斜面205，靶部件20B在衬管10侧具有倾斜面206。倾斜面205与端面202接连设置，倾斜面206与端面203接连设置。倾斜面205、206分别相对于中心轴10c的方向倾斜。
倾斜面205与倾斜面206在中心轴10c的方向上的距离是越远离中心轴10c就变得越窄。倾斜面205与倾斜面206在中心轴10c的方向上相向，由此在间隙201的衬管10侧构成了锥状构造。遮挡部件40抵接于靶部件20A的斜面205，抵接于靶部件20B的斜面206。
遮挡部件40的剖面直径没有特别的限制，例如，只要其最小直径是能够使其抵接于倾斜面205、倾斜面206、外周面101的程度即可。遮挡部件40抵接于倾斜面205、倾斜面206、外周面101并且遮挡部件40发生些许的弹性形变，由此确保了遮挡部件40相对于靶部件20A、20B有足够的接触面积。另外，进行弹性形变之前的遮挡部件40的剖面的外形例如是圆形。
此外，根据该结构，遮挡部件40在中心轴10c的方向上被倾斜面205与倾斜面206所夹。由此，当注入接合材料30时，很难出现遮挡部件40在中心轴10c的方向上的位置偏移。
遮挡部件40由环状的弹性部件构成。遮挡部件40例如是O形环。遮挡部件40的材料具有优异的耐热性、耐等离子体性的材料，例如是有机硅树脂、氟树脂等。
通过将这样的遮挡部件40配置在间隙201与接合材料30之间，从而抑制接合材料30向间隙201泄漏，并使接合材料30难以侵入间隙201。此外，即使在溅射时间隙201暴露于等离子体中，也利用遮挡部件40遮挡了接合材料30不受等离子体影响。由此，在溅射时，接合材料30的成分(例如，In)难以与靶主体20的成分混合。进而，由于遮挡部件40具有耐等离子体性，所以遮挡部件40也难以与靶主体20的成分混合。
接着，对溅射靶1的制造方法进行说明。
首先，准备图2所示的衬管10，并通过靶部件20A包围衬管10的外周面101。
接着，将环状的遮挡部件40以分别跨过多个凹部103的方式围绕衬管10配置。遮挡部件40例如在中心轴10c的方向上位于多个凹部103的各自的中心附近。在遮挡部件40与衬管10之间，通过凹部形成空隙。
接着，通过靶部件20B包围衬管10的外周面101。由此，通过靶部件20A和靶部件20B，包围衬管10的外周面101。
此时，以在中心轴10c的方向上排列的方式配置靶部件20A和靶部件20B。遮挡部件40被靶部件20A和靶部件20B所夹。由此，通过遮挡部件40从衬管10侧遮挡在靶部件20A与20B之间形成的间隙201。
接着，在将衬管10竖起的状态下，将熔融的接合材料30从衬管10的下方填充至衬管10与靶主体20之间。接合材料30的填充所使用的是利用了压力(重力)差的填充、压入等。
图4的(a)、(b)是示出向靶主体与衬管之间填充接合材料的情况的示意图。
首先，如图4的(a)所示，在靶主体20中，向靶部件20A与衬管10之间注入接合材料30。即使持续注入接合材料30而接合材料30到达了遮挡部件40的位置，也由于间隙201被遮挡部件40遮挡着，所以接合材料30不会从衬管10侧向间隙201泄漏。
然后，如图4的(b)所示，由于在衬管10的外周面101设有凹部103，接合材料30穿过遮挡部件40与衬管10之间的凹部103。由此，接合材料30经由凹部103也被填充至衬管10与靶部件20B之间。
然后，接合材料30固化，通过接合材料30将衬管10与靶部件20A接合，并且通过接合材料30将衬管10与靶部件20B接合。由此，围绕在衬管10形成靶主体20。然后，根据需要，实施调整靶部件20A、20B的表面粗糙度的精加工。
对使用溅射靶1的情况下的效果的一个例子进行说明。
在溅射靶1中，通过遮挡部件40从衬管10侧遮挡在靶部件20A、20B之间的间隙201。遮挡部件40由可弹性形变的材料构成。
由此，通过遮挡部件40从衬管10侧可靠地遮挡间隙201。从而，接合材料30难以进入间隙201，并且接合材料30的成分、衬管10的成分也难以混入覆膜。此外，衬管10也不从间隙201露出，难以从间隙201漏出靶部件的成分以外的成分(异物)。
此外，即使遮挡部件40经由间隙201而暴露在等离子体中，也由于遮挡部件40是由耐等离子体性高的材料构成的，所以遮挡部件40的成分难以混入覆膜。
此外，与用粘结性带代替遮挡部件的情况相比，使用剖面为圆形的遮挡部件40，则通过倾斜面205、206而牢固地固定其位置。因此，如果使用遮挡部件40，则与粘结性带相比，在注入接合材料时难以发生在中心轴10c的方向上的位置偏移。
此外，遮挡部件40由于不具有粘结层所以无需贴附，安装变得简便。此外，在对衬管10进行安装时，即使其位置偏移，也由于没有贴附在衬管10，从而再次调整位置也变得简便。
此外，在衬管10的外周面101设有凹部103。由此，即使遮挡部件40与靶主体20和衬管10紧密贴合，接合材料30也能经由凹部103而遍及在多个靶部件的每一个与衬管10之间的整个区域。
(变形例一)
图5是示出本实施方式所涉及的溅射靶的变形例一的示意性立体图。
在溅射靶2中，多个靶主体20在衬管10的中心轴10c的方向上排列设置成列状。多个靶主体20分别在中心轴10c的方向上相互分离地配置。倾斜面205、206形成在相邻的靶部件之间，不限于一组的靶部件20A、20B。具有多个靶主体20的溅射靶2在中心轴10c的方向上的长度为2000mm以上。
根据这样的结构，除了上述效果以外，还能够简单地使溅射靶在中心轴10c的方向上的长度变长。
(变形例二)
图6是示出本实施方式所涉及的溅射靶的变形例二的示意性剖视图。
例如，还可以在遮挡部件40所抵接的衬管10的外周面101设置环绕中心轴10c的周围的较浅的凹部104。凹部104的深度比凹部103的深度浅。通过设置这样的凹部104，从而除了利用倾斜面205、206以外，还利用凹部104，对遮挡部件40的位置进行固定。由此，进一步抑制遮挡部件40的位置偏移。
实施例
(实施例)
作为原料，量取初级颗粒的平均粒径为1.1μm的In2O3粉、初级颗粒的平均粒径为0.5μm的ZnO粉、初级颗粒的平均粒径为1.3μm的Ga2O3，以使氧化物的摩尔比为1：2：1。用湿式球磨机粉碎、混合这些原料粉末。使用φ5mm的氧化锆球作为粉碎介质。用喷雾干燥机对粉碎混合后的浆料进行干燥造粒，得到造粒粉。
将造粒粉填充至内部设有金属制芯棒的聚氨酯制橡胶模具，将造粒粉密封后，以98MPa的压力进行CIP(Cold Isostatic Pressing，冷等静压)成型，得到圆筒状的成型体。通过将得到的成型体以设定温度1500℃烧结10小时，从而得到圆筒型烧结体(相当于靶部件20A或靶部件20B)。
进行机械加工，以使靶部件的外径为155mm、内径为135mm、长度为260mm。围绕外径为133mm、内径为125mm、长度为1600mm的Ti制衬管10的中心轴10c而等间隔地形成12个宽度为2mm、最大深度为2mm、长度为20mm的凹部103。
将靶部件和衬管10置于加热装置，一边加热至180℃，一边将加热溶解了的In淋在靶部件的内周面和衬管10的外周面101。
将衬管10插入靶部件20A后，在衬管10安装剖面直径为1.5mm、直径为133mm的环状氟树脂制O形环，并使其与靶部件20A紧密贴合。进而，将衬管10插入第二个靶部件20B，并插入O形环。重复该操作，得到具有6个靶部件和5个O形环的溅射靶。
在调整了衬管10和靶部件的位置后，将以160℃加热熔融后的In注入衬管10与各靶部件之间。In冷却后，用显微镜观察间隙201时，未观察到In。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不仅限于上述的实施方式，当然能够加以各种变更。各实施方式不限于独立的方式，在技术上能够尽可能地结合。
附图标记说明
1、2：溅射靶；
10：衬管；
10c：中心轴；
20：靶主体；
20A、20B：靶部件；
30：接合材料；
40：遮挡部件；
101：外周面；
102：内周面；
103、104：凹部；
201：间隙；
202、203：端面；
205、206：倾斜面。

Claims (7)

1.一种溅射靶，具有：
衬管，其为筒状且在外周面形成有多个凹部，所述多个凹部分别在中心轴方向上延伸，所述多个凹部分别围绕中心轴排列设置；
靶主体，其具有包围所述衬管的外周面的圆筒状的多个靶部件，所述多个靶部件分别以在所述衬管的所述中心轴方向上分离的方式排列设置，通过在所述中心轴方向上排列所述多个靶部件而在相邻的靶部件之间形成的间隙环绕在所述衬管的所述中心轴周围，所述间隙与所述多个凹部分别交叉；
接合材料，其设置在所述衬管与所述靶主体之间，将所述多个靶部件分别与所述衬管接合；以及
遮挡部件，其以分别跨过所述多个凹部的方式配置在所述接合材料与所述靶主体之间，从所述接合材料侧遮挡所述间隙。
2.根据权利要求1所述的溅射靶，其中，
所述遮挡部件由环状的弹性部件构成。
3.根据权利要求1或2所述的溅射靶，其中，
所述遮挡部件抵接的所述靶部件的面相对于所述中心轴方向倾斜。
4.根据权利要求1或2所述的溅射靶，其中，
多个所述靶主体在所述衬管的所述中心轴方向上被排列设置成列状。
5.根据权利要求1或2所述的溅射靶，其中，
所述多个靶部件分别由氧化物的烧结体构成。
6.根据权利要求5所述的溅射靶，其中，
所述氧化物具有In、Ga和Zn。
7.一种溅射靶的制造方法，所述溅射靶具有筒状的衬管、包围所述衬管的靶主体、被夹设在所述衬管与所述靶主体之间并接合所述衬管与所述靶主体的接合材料，其中，
准备衬管，所述衬管在外周面形成有多个凹部，所述多个凹部分别在中心轴方向上延伸，所述多个凹部分别围绕中心轴排列配置；
以分别跨过所述多个凹部的方式将环状的遮挡部件围绕所述衬管配置；
用第一靶部件和第二靶部件包围所述衬管的所述外周面；
以在所述中心轴方向上排列的方式配置所述第一靶部件和所述第二靶部件；
通过所述遮挡部件从所述衬管侧遮挡在所述第一靶部件和所述第二靶部件之间形成的间隙；
向所述第一靶部件和所述衬管之间填充熔融的所述接合材料，通过所述多个凹部将所述接合材料填充至所述第二靶部件与所述衬管之间；
通过使所述接合材料固化，将所述第一靶部件与所述衬管之间和所述第二靶部件与所述衬管之间接合，围绕所述衬管形成具有所述第一靶部件和所述第二靶部件的所述靶主体。
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