JP2003055763A - スパッタリングターゲット - Google Patents
スパッタリングターゲットInfo
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- JP2003055763A JP2003055763A JP2001247898A JP2001247898A JP2003055763A JP 2003055763 A JP2003055763 A JP 2003055763A JP 2001247898 A JP2001247898 A JP 2001247898A JP 2001247898 A JP2001247898 A JP 2001247898A JP 2003055763 A JP2003055763 A JP 2003055763A
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Abstract
ディング工程)やターゲットを成膜装置に取り付けスパ
ッタリングに供した時に発生する焼結体の割れをより確
実に低減できるセラミクス材スパッタリングターゲット
を提供する。 【解決の手段】スパッタリング面に長軸に対して実質的
に平行方向に平面研削が施された矩形の焼結体を含むス
パッタリングターゲットにおいて、焼結体のスパッタリ
ング面と側面とから構成されるエッジ部のうち研削方向
に対して平行なエッジ部に対して面取りされているスパ
ッタリングターゲットを用いる。
Description
適に使用できるスパッタリングターゲットに関するもの
である。
支える半導体素子、記録媒体、フラットパネルディスプ
レイ(FPD)等のデバイスには、多種多様の薄膜が使
用されている。薄膜を形成する手段としては、スパッタ
リング法、真空蒸着法、CVD法等があげられる。中で
も、スパッタリング法は、大面積に均一な膜を成膜する
のに有利なため、FPDの分野では多く使用されてい
る。
は、静止対向型の枚葉式装置と基板通過型のインライン
装置の2種類に大別される。近年のFPDの大型化にと
もない、パネル製造に使用されるガラス基板のサイズが
大型化し、そのため、薄膜製造の際に使用されるターゲ
ットも基板サイズに合わせて大型化が進行している。た
とえば、静止対向型スパッタリング装置用ターゲットで
は810mm×910mm、インライン式スパッタリン
グ装置用ターゲットでは、300mm×980mmにも
達している。
は、クロム、アルミニウム(合金)、モリブデン(モリ
ブデン合金)等に代表される金属系材料と、ITO(I
ndium Tin Oxide)に代表されるセラミ
クス系材料に大別される。ターゲット材としてセラミク
ス系材料を使用した場合、前記のような大型のターゲッ
トを作製する場合、粉末の成形性の悪化により生産歩留
が低下するため、複数の焼結体を1枚のバッキングプレ
ート上に接合させた多分割ターゲットが用いられてい
る。
プレートへの接合は、焼結体とバッキングプレートの双
方をはんだ材の融点以上まで加熱し、接合した後、冷却
して行われる。この冷却過程で、焼結体とバッキングプ
レートの熱膨張率の違いからターゲットが反り焼結体に
応力が加わり、焼結体が割れてしまうという問題が生じ
ていた。また、成膜工程ではターゲットをスパッタリン
グ装置に取り付けた後、真空排気したときにターゲット
が裏面から大気圧を受けて生じる反りによる応力や、ス
パッタリング中に発生する熱応力によっても焼結体が割
れてしまうという問題が生じていた。割れの発生したタ
ーゲットはその度合いにもよるが、放電させることがで
きなかったり、放電できたとしても異常放電やパーティ
クルの大量発生につながるため、スパッタリングに供す
ることができず、解決すべき重要な課題となっていた。
ーゲット表面の研削方向をボンディングに発生する反り
の方向に平行にさせることにより割れの発生を低減で
き、さらに焼結体の表面粗さ(Ra)を低下させること
により曲げ強度が向上できることが報告されている。し
かしながら、本発明者らが上記公報記載の方法に従って
作製した研削方向がターゲットの反り方向に平行な数種
類の焼結体について詳細に検討したところ、同程度のR
aを有する焼結体であっても曲げ強度には焼結体毎に差
があることが明らかとなった。
ミクス材ターゲットの製造工程(特にボンディング工
程)やターゲットを成膜装置に取り付けスパッタリング
に供した時に発生する焼結体の割れをより確実に低減で
きるセラミクス材スパッタリングターゲットを提供する
ことにある。
ス焼結体の加工方法と曲げ強度の相関を詳細に調べた。
その結果、焼結体の曲げ強度は焼結体の硬度を高める
ことにより向上する、加工の際の表面粗さを低下させ
ることにより曲げ強度は向上する、同程度の硬度を有
したITO焼結体に対して同程度の表面粗さに加工した
場合であっても曲げ強度は異なるとの知見を得た。そし
て、同程度の硬度を有したITO焼結体に対して同程度
の表面粗さに加工した場合であっても曲げ強度の異なる
要因を検討した結果、焼結体のスパッタリング面と側面
とから構成されるエッジ部のうち研削方向に対して平行
なエッジ部の残留加工傷が曲げ強度に大きな影響を与え
ており、該研削方向に対して平行なエッジ部に対してR
面加工あるいはC面加工を行い、前記残留加工傷を取除
くことにより応力が該加工傷に集中することを防止でき
るので、焼結体の曲げ強度を安定的に向上させ、焼結体
の割れの発生を確実に抑制できることを見いだし、本発
明を完成した。
軸に対して実質的に平行方向に平面研削が施された矩形
の焼結体を含むスパッタリングターゲットにおいて、前
記焼結体のスパッタリング面と側面とから構成されるエ
ッジ部のうち研削方向に対して平行なエッジ部に対して
面取りされているスパッタリングターゲットである。
式、インライン式など、いかなる方式のスパッタリング
ターゲットに対しても適応可能であるが、ターゲットサ
イズが大きくなるほど、焼結体の割れをより確実に低減
できるという本発明の効果は得やすくなる。また、例え
ば図1に見られるような1枚のバッキングプレート上に
1枚の焼結体のみを接合させた場合でも、複数の焼結体
を接合させた場合であっても適応可能である。1枚のバ
ッキングプレート上に複数の焼結体を接合させた場合で
は、図2に見られるような接合させた焼結体全てがスパ
ッタリング面に長軸に対して平行方向に平面研削が施さ
れている必要はなく、図3に見られるような少なくとも
1枚の焼結体のスパッタリング面に長軸に対して平行方
向に平面研削が施されていてもよい。
した場合について詳細に説明する。
粉末との混合粉末にバインダー等を加え、プレス法ある
いは鋳込み法等の成形方法により成形してITO成形体
を製造する。
らも使用可能であるが、緻密な成形体を得やすい鋳込み
法が好ましい。この際、使用する粉末の平均粒径が大き
いと焼結体の緻密化が進行しない場合があるので、使用
する粉末の平均粒径は1.5μm以下であることが望ま
しく、更に好ましくは0.1〜1.5μmである。次に
得られた成形体に必要に応じて、CIP等の圧密化処理
を行う。この際CIP圧力は充分な圧密効果を得るため
2ton/cm2以上、好ましくは2〜3ton/cm2
であることが望ましい。
た場合には、CIP後の成形体中に残存する水分および
バインダー等の有機物を除去する目的で脱バインダー処
理を施してもよい。
た場合でも、成形時にバインダーを使用したときには、
同様の脱バインダー処理を行うことが望ましい。
に投入して焼結を行う。焼結方法としては、いかなる方
法でも用いることができるが、生産設備のコスト等を考
慮すると大気中焼結が望ましい。焼結条件についても適
宜選択することができるが、緻密な焼結体を得るため、
また酸化スズの蒸発を抑制するため、焼結温度が145
0〜1650℃であることが望ましい。
した時点から焼結温度での保持時間が終了するまでの間
の焼結炉内を実質的に純酸素ガス雰囲気とし、さらに酸
素を導入する際の酸素流量(L/min)と成形体仕込
重量(kg)の比(仕込重量/酸素流量)を1.0以下
とすると、ターゲットの緻密化が進み好ましい。
効果を得るために5時間以上、好ましくは5〜30時間
であることが望ましい。こうすることにより、緻密なI
TO焼結体を得ることができる。このようにして得られ
たITO焼結体のビッカース硬度は、700以上800
以下となる。
に加工して多分割ITOターゲットを構成する個々のタ
ーゲット部材を作製する。各部材のサイズおよび形状は
特に限定されるものではない。
研削加工を行う。この際スパッタリング面の表面粗さ
(Ra)を0.6μm以下に調整することが好ましい。
焼結体の3点曲げ強度は、研削後の表面粗さに依存し、
ビッカース硬度700以上のITO焼結体の場合、加工
後の表面粗さを0.6μm以下とすることにより、研削
方向と平行に荷重を印加して測定された3点曲げ強度を
安定して高い値を得ることが可能となる。
研削がなされた焼結体に対して、焼結体のスパッタリン
グ面と側面とから構成されるエッジ部のうち研削方向に
対して平行なエッジ部に対して面取りを施すことが好ま
しく、さらにR1以下あるいはC1以下の面取りを施す
とよい。こうすることにより、エッジ部に残留する加工
傷を除去することができるので、エッジ部の加工傷への
応力集中による曲げ強度の低下を効果的に防止すること
ができる。
0.2以上1.0以下、より好ましくは0.2を越え
1.0以下であり、R面取りする場合、好ましくは0.
2以上1.0以下、より好ましくは0.2を越え1.0
以下である。また、スパッタリング面と側面とから構成
されるエッジ部のうち研削方向に対と直交するエッジ部
に対して同様の面取りを施しても良い。なお、本発明で
いう焼結体の長軸に対して実質的に平行な方向の研削と
は、平行方向に対して±10度までを含むものとする。
このようにして作製された焼結体は、曲げ強度が確実に
向上されているので、ボンディング時や成膜時に発生す
るターゲットの割れを確実に低減させることが可能とな
る。
なるバッキングプレート上の所定の位置に配置し、イン
ジウムはんだ等を用いて接合することにより容易にター
ゲット化することができる。
度の定義および測定方法はJIS−R1610−199
1に、3点曲げ強度の定義および測定方法はJIS−R
1601−1991に、表面粗さの定義および測定方法
はJIS B0601−1994に記載の通りである。
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
平均粒径0.7μmの酸化スズ粉末10重量部に分散
剤、バインダおよびイオン交換水を鉄心入りナイロンボ
ールが入ったポットに入れ5時間混合してスラリーを調
整した。得られたスラリーを充分脱泡した後、樹脂型を
用いた加圧鋳込み成形を行い成形体を得た。この成形体
を3ton/cm2の圧力でCIPによる緻密化処理を
行った。次にこの成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置
して、以下の条件で焼結した。
時間:15時間、雰囲気:昇温時800℃から降温時4
00℃まで純酸素ガスを炉内に、(仕込重量/酸素流
量)=0.8で導入 得られた焼結体のビッカース硬度を測定したところ72
0であった。得られた焼結体を幅4.0±0.1mm
× 厚さ3.0±0.1mm × 長さ40±1mmの
曲げ強度試験用ピースに加工した。次に、この試験用ピ
ースの裏面を砥石粒度400番の研削砥石を用いて加工
した。次に、試験ピースの表面(試験面)を砥石粒度が
140番から1500番の研削砥石を用いて表面粗さ
(Ra)が0.05から1.5になるように加工し、研
削方向と平行なエッジ部に対して、R面取り0.3mm
の加工を施した。これら試験用ピースを用いて、3点曲
げ強度を測定した。結果を図4に示す。尚、図4では、
図中の黒丸(●)は測定の平均値、上限値及び下限値
は、それぞれ最大値及び最小値を示す。
部にR面取り加工を施すことにより3点曲げ強度の高い
値が安定的に得られていることがわかる。
mの加工を施した以外は、実施例1と同じ方法で3点曲
げ強度を測定した。結果を図5に示す。尚、図5では、
図中の黒丸(●)は測定の平均値、上限値及び下限値
は、それぞれ最大値及び最小値を示す。
部にC面取り加工を施すことにより3点曲げ強度の高い
値が安定的に得られていることがわかる。
法で3点曲げ強度を測定した。結果を図6に示す。尚、
図6では、図中の黒丸(●)は測定の平均値、上限値及
び下限値は、それぞれ最大値及び最小値を示す。
部の加工傷の影響により著しく低い応力で破壊してしま
う試験用ピースが有り、高い値を安定的に得られなかっ
た。
TOターゲットを10枚作製した。得られた10枚のタ
ーゲットをスパッタリング装置に設置しスパッタリング
を行ったところ、焼結体に割れは皆無であり、焼結体の
割れを確実に無くすことができることが分かった。
TOターゲットを10枚作製した。この内、2枚のター
ゲットにボンディング後の冷却工程中で割れが発生し
た。また、残りの8枚をスパッタリング装置に設置しス
パッタリングを行ったところ、このうち2枚に割れが発
生した。
に平行方向に平面研削が施された矩形の焼結体を含むス
パッタリングターゲットにおいて、焼結体のスパッタリ
ング面と側面とから構成されるエッジ部のうち研削方向
に対して平行なエッジ部に対してR1以下の面取りもし
くはC1以下の面取りといった面取りを施すことによ
り、ターゲットの製造工程やターゲットを成膜装置に取
り付けスパッタリングに供した時に発生する焼結体の割
れをより確実に低減できる。
みを接合させた場合の概念図である。
接合させ、接合させた焼結体全てがスパッタリング面に
長軸に対して平行方向に平面研削が施されている場合の
概念図である。
接合させ、少なくとも1枚の焼結体のスパッタリング面
に長軸に対して平行方向に平面研削が施されている場合
の概念図である。
を用いて3点曲げ強度を測定した結果である。図4中、
X軸(横軸)は表面粗さRa(単位はμm)を示し、Y
軸(縦軸)は3点曲げ強度(単位はMPa)を示す。
を用いて3点曲げ強度を測定した結果である。図5中、
X軸(横軸)は表面粗さRa(単位はμm)を示し、Y
軸(縦軸)は3点曲げ強度(単位はMPa)を示す。
ースを用いて3点曲げ強度を測定した結果である。図6
中、X軸(横軸)は表面粗さRa(単位はμm)を示
し、Y軸(縦軸)は3点曲げ強度(単位はMPa)を示
す。
Claims (6)
- 【請求項1】スパッタリング面に長軸に対して実質的に
平行方向に平面研削が施された矩形の焼結体を含むスパ
ッタリングターゲットにおいて、前記焼結体のスパッタ
リング面と側面とから構成されるエッジ部のうち研削方
向に対して平行なエッジ部に対して面取りされているこ
と特徴とするスパッタリングターゲット。 - 【請求項2】焼結体のスパッタリング面と側面とから構
成されるエッジ部のうち研削方向に対して平行なエッジ
部に対してR1以下の面取りが施されていること特徴と
する請求項1記載のスパッタリングターゲット。 - 【請求項3】焼結体のスパッタリング面と側面とから構
成されるエッジ部のうち研削方向に対して平行なエッジ
部に対してC1以下の面取りが施されていること特徴と
する請求項1記載のスパッタリングターゲット。 - 【請求項4】焼結体のスパッタリング面の表面粗さが
0.6μm以下であることを特徴とする請求項1〜3の
いずれかに記載のスパッタリングターゲット。 - 【請求項5】焼結体が実質的にインジウム、スズおよび
酸素からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか
に記載のスパッタリングターゲット。 - 【請求項6】焼結体の硬度が、ビッカース硬度700以
上800以下であることを特徴とする請求項5に記載の
スパッタリングターゲット。
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---|---|
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---|---|---|---|
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