JP2012144793A - Target, and film forming device with the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a target capable of reducing running cost even in a target of sintered body, and a film forming device provided with the same.SOLUTION: The target 25 fixed to a cooling plate 22 by a clamp 27 is a sintered body of a suboxide obtained by sintering a mixture including Zn powder as a metal powder and ZnO powder as a metal oxide having a melting point higher than that of Zn at a sintering temperature T represented by t<T<t(wherein tis the melting point of Zn and tis the melting point or sublimation point of ZnO).

Description

本発明は、ターゲット、およびこれを備えた成膜装置に関する。   The present invention relates to a target and a film forming apparatus including the target.

成膜装置に用いられるターゲットとしては、特許文献１に示されるような、例えばインジウム等の接着剤によって保持部材（ターゲット電極）に固定されたもの（以下、「ボンディングターゲット」と示す）が知られている。しかしながら、このようなボンディングターゲットにおいては、消耗したターゲットを交換するために、ターゲットに接着されている保持部材も一緒に交換する必要がある。このため、その交換には時間およびコストを要するという問題があった。   As a target used in the film forming apparatus, a target (hereinafter, referred to as “bonding target”) fixed to a holding member (target electrode) with an adhesive such as indium as shown in Patent Document 1 is known. ing. However, in such a bonding target, it is necessary to replace the holding member bonded to the target together in order to replace the consumed target. Therefore, there is a problem that the replacement requires time and cost.

このような問題を解決するものとして、特許文献２に示すような、保持部材の上面に載置し、クランプによって保持部材（ターゲットホルダ）に固定するターゲット（以下、「ボンディングレスターゲット」と示す）に関する技術が開示されている。   As a solution to such a problem, a target that is placed on the upper surface of a holding member and fixed to the holding member (target holder) by a clamp as shown in Patent Document 2 (hereinafter, referred to as a “bonding-less target”) Techniques related to this are disclosed.

特開平８−２９１３８２号公報JP-A-8-291382 特開２００４−１９３０８３号公報JP 2004-193083 A

しかしながら、上記に示すようなボンディングレスターゲットにおいては、ターゲットはクランプによって保持部材に押さえ付けられるので、クランプによる押さえ付け部分が、この押さえ付けに耐え得る強度を有している必要がある。しかし、一般的に耐割れ性に乏しい焼結体のターゲットでは、前述の強度を確保することが難しい。このため、焼結体のターゲットは、インジウム等の接着剤によって保持部材に固定されるボンディングターゲットが採用され、ターゲットの交換に時間およびコストを要するという問題は解消されないままであった。   However, in the bondingless target as described above, since the target is pressed against the holding member by the clamp, it is necessary that the pressed portion by the clamp has a strength that can withstand this pressing. However, it is difficult to ensure the above-described strength with a sintered target having generally poor crack resistance. For this reason, a bonding target that is fixed to the holding member with an adhesive such as indium is employed as the target of the sintered body, and the problem that time and cost are required to replace the target remains unresolved.

本発明は、焼結体のターゲットであっても、ランニングコストを低減することが可能なターゲット、およびこれを備えた成膜装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the target which can reduce a running cost even if it is a target of a sintered compact, and the film-forming apparatus provided with the same.

上記課題を解決するため、本発明のターゲットは、クランプによって保持部材に固定されるターゲットであって、金属の粉体と、金属の融点よりも融点が高い金属酸化物の粉体とを含む混合物が、ｔ０＜Ｔ＜ｔ１（ただし、上記式中、ｔ０は金属の融点、ｔ１は金属酸化物の融点または昇華点である）で表される焼結温度Ｔで焼結された、亜酸化物の焼結体であることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a target of the present invention is a target fixed to a holding member by a clamp, and includes a metal powder and a metal oxide powder having a melting point higher than that of the metal. Was sintered at a sintering temperature T represented by t 0 <T <t 1 (where t 0 is the melting point of the metal and t 1 is the melting point or sublimation point of the metal oxide). It is characterized by being a sintered body of suboxide.

このようなターゲットでは、金属を構成成分として含まない焼結体のターゲットに比べて耐割れ性が高くなるので、クランプによる押さえ付けによってターゲットが損傷するおそれを低減することができる。この結果、焼結体のターゲットであっても、ターゲットの交換時には、保持部材を含めたターゲット装置全体を交換せずにターゲットのみを交換することが可能となり、ランニングコストを低減することができる。   Such a target has higher crack resistance than a sintered target that does not contain a metal as a constituent component, so that the risk of damage to the target due to pressing by a clamp can be reduced. As a result, even when the target is a sintered body, when replacing the target, it is possible to replace only the target without replacing the entire target device including the holding member, and the running cost can be reduced.

また、金属は、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、ＡｌおよびＧａのいずれかであることが好ましい。これにより、金属の粉体と金属酸化物の粉体との混合物を上記焼結温度Ｔの条件で焼結することが容易となる。   The metal is preferably any one of Zn, Sn, Pb, Bi, In, Al, and Ga. Thereby, it becomes easy to sinter the mixture of the metal powder and the metal oxide powder under the condition of the sintering temperature T.

また、この焼結体では、保持部材に接触する接触面と平行である面内方向における外側端部が、中央部と比べて金属酸化物に対する金属の成分割合が高いことが好ましい。これにより、ターゲットの面内方向における外側端部の耐割れ性を中央部よりも高めたターゲットを形成することができる。この結果、クランプによって押さえ付けられる部分の耐割れ性を高めることができるので、クランプによってターゲットを固定する際にターゲットが損傷するおそれをより低減することができる。   In this sintered body, it is preferable that the outer end portion in the in-plane direction parallel to the contact surface contacting the holding member has a higher metal component ratio relative to the metal oxide than the central portion. Thereby, the target which raised the crack resistance of the outer side edge part in the in-plane direction of a target rather than the center part can be formed. As a result, since the crack resistance of the portion pressed by the clamp can be improved, the possibility that the target is damaged when the target is fixed by the clamp can be further reduced.

また、焼結体の体積抵抗率が０．０５Ω・ｍ以下であることが好ましい。これにより、スパッタリングを実施する際には、直流スパッタ法あるいは交流スパッタ法によるスパッタリングを実施することができる程度にターゲットの導電性を確保することができる。この結果、安定な放電を確保することが可能となる。   Further, the volume resistivity of the sintered body is preferably 0.05 Ω · m or less. Thereby, when performing sputtering, the conductivity of the target can be ensured to such an extent that sputtering by DC sputtering or AC sputtering can be performed. As a result, stable discharge can be ensured.

また、焼結体の焼結相対密度が９０％以上であることが好ましい。「焼結相対密度」とは、内部に空隙が無いターゲットと比較した容積の比率をいう。一般的に空隙量が多いと、ターゲット表面の凹凸が顕著となりスパッタリング時におけるパーティクルやアークの発生の原因となる。このようなターゲット装置では、空隙量を低減させることができるので、スパッタリング時におけるパーティクルやアークの発生を防止することができ、高品質な薄膜を生成することが可能となる。   The sintered relative density of the sintered body is preferably 90% or more. “Sintered relative density” refers to the ratio of volume compared to a target having no voids inside. In general, when the amount of voids is large, unevenness on the surface of the target becomes conspicuous and causes generation of particles and arcs during sputtering. In such a target apparatus, since the amount of voids can be reduced, generation of particles and arcs during sputtering can be prevented, and a high-quality thin film can be generated.

また、金属酸化物を構成する金属元素がＺｎであってもよい。これにより、耐割れ性に優れたセラミックスのターゲットを容易に形成することが可能となる。   Further, the metal element constituting the metal oxide may be Zn. This makes it possible to easily form a ceramic target having excellent crack resistance.

本発明の成膜装置は、ターゲットに含まれる成膜材料を基板に付着させることにより成膜を行う成膜装置であって、真空容器と、真空容器内において上述したターゲットを保持する保持部材と、ターゲットと保持部材とを固定するクランプと、を備えていることを特徴としている。   A film forming apparatus of the present invention is a film forming apparatus that forms a film by attaching a film forming material contained in a target to a substrate, and includes a vacuum container and a holding member that holds the target in the vacuum container. And a clamp for fixing the target and the holding member.

このような成膜装置においては、ターゲットは、単体の金属を構成成分として含まない焼結体のターゲットに比べて耐割れ性が確保されているので、クランプによって保持部材に固定することができる。この結果、焼結体のターゲットであっても、ターゲットの交換時には、保持部材を含めたターゲット装置全体を交換せずにターゲットのみを交換することが可能となり、ランニングコストを低減することができる。   In such a film forming apparatus, the target is secured to the holding member by a clamp because it has a crack resistance as compared with a sintered target that does not contain a single metal as a constituent component. As a result, even when the target is a sintered body, when replacing the target, it is possible to replace only the target without replacing the entire target device including the holding member, and the running cost can be reduced.

また、保持部材とターゲットとの間には、保持部材およびターゲットの互いの対向面に接触する熱伝導性薄膜部材が配置されていることが好ましい。ここで、保持部材には、ターゲットを接触して冷却する冷却板が用いられることがある。このとき、ターゲットおよび保持部材が互いに接触する表面に凹凸がある場合でも、導電性薄膜部材が、互いに対向する面の間に形成される空隙を埋めるので、ターゲットと保持部材との接触面積が十分に確保されるようになる。この結果、ターゲットと保持部材との間の良好な熱伝導性を得ることが可能となる。   Moreover, it is preferable that the heat conductive thin film member which contacts the mutually opposing surface of a holding member and a target is arrange | positioned between a holding member and a target. Here, a cooling plate that contacts and cools the target may be used as the holding member. At this time, even when the surface where the target and the holding member are in contact with each other is uneven, the conductive thin film member fills the gap formed between the surfaces facing each other, so that the contact area between the target and the holding member is sufficient. Will be secured. As a result, it is possible to obtain good thermal conductivity between the target and the holding member.

本発明のターゲット、およびこれを備えた成膜装置によれば、焼結体のターゲットであっても、ランニングコストを低減することが可能となる。   According to the target of the present invention and the film forming apparatus including the target, the running cost can be reduced even if the target is a sintered body.

本実施形態に係るターゲットを含む成膜装置の構成を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the structure of the film-forming apparatus containing the target which concerns on this embodiment. 図１のターゲットを示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the target of FIG. 本実施形態に係るターゲットの製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the target which concerns on this embodiment.

本発明に係るターゲットの好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。   A preferred embodiment of a target according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and a duplicate description is omitted.

図１は、本実施形態に係るターゲットを備えた成膜装置の構成を示す側面断面図である。図１中には、ＸＹＺ直交座標系が示され、Ｚ軸方向が上下方向に対応する。図２は、図１に示すターゲット装置を示す側面断面図である。   FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a film forming apparatus including a target according to the present embodiment. In FIG. 1, an XYZ orthogonal coordinate system is shown, and the Z-axis direction corresponds to the vertical direction. FIG. 2 is a side sectional view showing the target device shown in FIG.

本実施形態に係るターゲット２５は、いわゆるスパッタリング法により成膜を行う装置に適用することができる。このような成膜装置１は、図１に示すように、真空容器１０、電源１１、排気機構１２、ガス導入機構１３、基板ホルダ３およびターゲット装置２を主に備えている。   The target 25 according to the present embodiment can be applied to an apparatus that forms a film by a so-called sputtering method. As shown in FIG. 1, the film forming apparatus 1 mainly includes a vacuum vessel 10, a power source 11, an exhaust mechanism 12, a gas introduction mechanism 13, a substrate holder 3, and a target device 2.

真空容器１０は、導電性の材料から形成されており、後述する電源１１によりプラスの電圧が印加される。電源１１は、真空容器１０をプラスの電圧に印加し、ターゲット２５にマイナスの電圧を印加する。排気機構１２は、図示しない真空ポンプとバルブとを含んでおり、真空容器１０の外側に配置されている。排気機構１２は、真空容器１０内を成膜に必要な状態にまで減圧する。ガス導入機構１３は、真空容器１０の外側に配置されている。ガス導入機構１３は、スパッタリングに使用されるＡｒ等のガスにＯ２ガス等の酸化性ガスを加えたガスを真空容器１０内部へ導入する。基板ホルダ３は、真空容器１０の内壁に取り付けられており、上下方向（図１に示すＺ軸）おいて後述するターゲット装置２と対向する位置に配置されている。基板ホルダ３は、基板３１を固定する部材であって、基板ホルダ３の上面に基板３１を取り付ける。また、基板３１は、真空容器１０および基板ホルダ３を介して電源１１によりマイナスの電圧が印加される。 The vacuum vessel 10 is formed of a conductive material, and a positive voltage is applied by a power source 11 described later. The power source 11 applies the vacuum vessel 10 to a positive voltage and applies a negative voltage to the target 25. The exhaust mechanism 12 includes a vacuum pump and a valve (not shown), and is disposed outside the vacuum vessel 10. The exhaust mechanism 12 depressurizes the inside of the vacuum vessel 10 to a state necessary for film formation. The gas introduction mechanism 13 is disposed outside the vacuum vessel 10. The gas introduction mechanism 13 introduces a gas obtained by adding an oxidizing gas such as O 2 gas to a gas such as Ar used for sputtering into the vacuum container 10. The substrate holder 3 is attached to the inner wall of the vacuum vessel 10 and is disposed at a position facing a target device 2 described later in the vertical direction (Z axis shown in FIG. 1). The substrate holder 3 is a member that fixes the substrate 31, and attaches the substrate 31 to the upper surface of the substrate holder 3. In addition, a negative voltage is applied to the substrate 31 by the power supply 11 via the vacuum vessel 10 and the substrate holder 3.

ターゲット装置２は、真空容器１０の内部に配置されており、図２に示すように、インシュレータ２１、冷却板（保持部材）２２、グラファイトシート（熱伝導性薄膜部材）２４、ターゲット２５、クランプ２７およびターゲットシールド２８を備えている。   The target device 2 is disposed inside the vacuum vessel 10, and as shown in FIG. 2, an insulator 21, a cooling plate (holding member) 22, a graphite sheet (thermally conductive thin film member) 24, a target 25, and a clamp 27. And a target shield 28.

インシュレータ２１は、真空容器１０と後述する冷却板２２との間に配置されており、真空容器１０とターゲット２５が固定されている冷却板２２とを絶縁している。これにより、真空容器１０とターゲット２５との電位差が確保される。   The insulator 21 is disposed between the vacuum vessel 10 and a cooling plate 22 described later, and insulates the cooling vessel 22 to which the vacuum vessel 10 and the target 25 are fixed. Thereby, a potential difference between the vacuum vessel 10 and the target 25 is ensured.

冷却板２２は、インシュレータ２１を介して真空容器１０の内壁に取り付けられている。冷却板２２の内部には、配管（図示せず）が、図２に示すＸＹ平面に対して二次元状に配置されている。配管の内部に冷却液が流れることで、冷却板２２自体を冷却する。なお、冷却板２２は、例えば、銅やアルミニウムといった熱伝導性に優れた金属材料からなることが好ましい。また、冷却板２２がアルミニウムからなる場合には、その表面にアルマイト処理がなされていればより好適である。また、冷却板２２に用いられる冷却液としては、水よりも凝固点が低い液体（例えば、フロリナートやガルデンなど）が好ましい。また、配管は、例えば、銅やアルミニウムといった熱伝導性に優れた金属材料からなることが好ましい。   The cooling plate 22 is attached to the inner wall of the vacuum vessel 10 via the insulator 21. Inside the cooling plate 22, pipes (not shown) are two-dimensionally arranged with respect to the XY plane shown in FIG. The cooling liquid flows inside the piping, thereby cooling the cooling plate 22 itself. The cooling plate 22 is preferably made of a metal material having excellent thermal conductivity, such as copper or aluminum. Further, when the cooling plate 22 is made of aluminum, it is more preferable that the surface thereof is anodized. Further, as the cooling liquid used for the cooling plate 22, a liquid having a lower freezing point than water (for example, Fluorinert or Galden) is preferable. Moreover, it is preferable that a piping consists of metal materials excellent in thermal conductivity, such as copper and aluminum, for example.

ターゲット２５は、薄膜材料の１つであるＺｎＯを含んで形成されている。ターゲット２５は、成膜装置１において陰極に設定される。そして、成膜装置１において陽極として設定される真空容器１０とターゲット２５との間に電圧が印加されると、発生するプラズマ中のイオンがターゲット２５に向けて加速し、このイオンがターゲット２５に衝突するようになる。そして、この衝突により弾き出されたＺｎＯ構成原子等を基板３１上に付着・堆積させることにより薄膜が形成される。   The target 25 includes ZnO, which is one of thin film materials. The target 25 is set as a cathode in the film forming apparatus 1. When a voltage is applied between the vacuum vessel 10 set as an anode in the film forming apparatus 1 and the target 25, the generated plasma ions are accelerated toward the target 25, and the ions are applied to the target 25. It becomes a collision. A thin film is formed by depositing and depositing ZnO constituent atoms and the like ejected by this collision on the substrate 31.

ターゲット２５は、金属の粉体としてのＺｎ粉体と、Ｚｎの融点よりも融点が高い金属酸化物の粉体としてのＺｎＯ粉体とが、Ｚｎの融点よりも高く、ＺｎＯの融点または昇華点よりも低い温度で焼結された亜酸化物の焼結体（セラミックス）である。ここでいう亜酸化物とは、金属元素の酸化数から期待されるより少ない数の酸素を含むもの、すなわち、酸素欠損（セラミックスの化学量論組成に比して）を起こしたものをいう。このターゲット２５では、Ｚｎを構成成分として含まない焼結体のターゲットに比べて耐割れ性が高くなるので、クランプの押さえ付けによってターゲットが損傷するおそれを低減することができる。なお、金属の粉体としては、金属酸化物（ＺｎＯ）を構成する元素（Ｚｎ）と同じものだけでなく、例えば、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ等の元素が含まれる粉体を用いることも可能である。また、金属酸化物の粉体に２種類以上の金属の粉体を混合して焼結してもよい。   The target 25 is composed of a Zn powder as a metal powder and a ZnO powder as a metal oxide powder having a melting point higher than the melting point of Zn, which is higher than the melting point of Zn. It is a sintered body (ceramics) of suboxides sintered at a lower temperature. The suboxide referred to here is one containing a smaller number of oxygen than expected from the oxidation number of the metal element, that is, one causing oxygen deficiency (compared to the stoichiometric composition of ceramics). Since the target 25 has higher crack resistance than a sintered target that does not contain Zn as a constituent component, it is possible to reduce the risk of damage to the target due to pressing of the clamp. The metal powder is not only the same as the element (Zn) constituting the metal oxide (ZnO) but also a powder containing elements such as Sn, Pb, Bi, In, Al, and Ga. It is also possible to use. Further, two or more kinds of metal powders may be mixed with metal oxide powder and sintered.

また、ターゲット２５は、当該ターゲット２５の面内方向における外側端部から５ｍｍ程度の領域である外縁部２６が、ターゲット２５の中央部と比べて金属酸化物ＺｎＯに対する金属Ｚｎの容量比（成分割合）が高く形成されている。これにより、このターゲット２５では、外縁部２６の耐割れ性が中央部の耐割れ性と比べて優れている。これにより、クランプ２７によって押さえ付けられる部分である外縁部２６の耐割れ性をより高めることができ、クランプ２７によってターゲット２５が冷却板２２に固定される際にターゲット２５が損傷するおそれをより確実に低減することができる。なお、このターゲット２５では、ターゲット２５の中央部よりも外縁部２６における金属酸化物ＺｎＯに対する金属Ｚｎの重量比（成分割合）を高くしても、上記と同様の効果を得ることができる。   In addition, the outer edge 26, which is a region about 5 mm from the outer edge in the in-plane direction of the target 25, has a capacitance ratio (component ratio of metal Zn to metal oxide ZnO) compared to the center of the target 25. ) Is formed high. Thereby, in this target 25, the crack resistance of the outer edge part 26 is excellent compared with the crack resistance of a center part. Thereby, the crack resistance of the outer edge part 26 which is a part pressed down by the clamp 27 can be further improved, and the target 25 can be more reliably damaged when the target 25 is fixed to the cooling plate 22 by the clamp 27. Can be reduced. In addition, in this target 25, even if the weight ratio (component ratio) of the metal Zn to the metal oxide ZnO in the outer edge portion 26 is higher than that in the center portion of the target 25, the same effect as described above can be obtained.

また、ターゲット２５は、体積抵抗率が０．０５Ω・ｍ以下となるように形成されている。これにより、直流電源でスパッタリングすることが十分に可能となり、十分な成膜速度を得ることができる。また、ターゲット２５は、焼結相対密度が９０％以上となるように形成されている。このため、ターゲット２５における空隙量が低減され、ターゲット２５の表面に形成される凹凸が抑制される。この結果、パーティクルの発生やアークの発生を防止することが可能となり、高品質な薄膜を形成することができる。   The target 25 is formed so that the volume resistivity is 0.05 Ω · m or less. Thereby, it becomes possible to perform sputtering with a direct current power source, and a sufficient film formation rate can be obtained. The target 25 is formed so that the sintered relative density is 90% or more. For this reason, the space | gap amount in the target 25 is reduced and the unevenness | corrugation formed in the surface of the target 25 is suppressed. As a result, it is possible to prevent the generation of particles and the generation of arcs, and a high quality thin film can be formed.

グラファイトシート２４は、熱伝導性薄膜部材の１種であり、冷却板２２と後述するターゲット２５との間に配置されている。ここで、冷却板２２およびターゲット２５の表面には凹凸が形成されている場合があり、互いの面が接する部分には多くの空隙が形成される場合がある。グラファイトシート２４は、このような空隙を埋めることにより、ターゲット２５と冷却板２２との接触面積を十分に確保し、ターゲット２５から冷却板２２への伝熱効率を高めることができる。   The graphite sheet 24 is a kind of thermally conductive thin film member, and is disposed between the cooling plate 22 and a target 25 described later. Here, irregularities may be formed on the surfaces of the cooling plate 22 and the target 25, and many voids may be formed at portions where the surfaces contact each other. The graphite sheet 24 fills such a gap, thereby ensuring a sufficient contact area between the target 25 and the cooling plate 22 and increasing the heat transfer efficiency from the target 25 to the cooling plate 22.

クランプ２７は、ボルト等（図示せず）によって冷却板２２に固定されている。クランプ２７は、ターゲット２５を冷却板２２に押し付けて、ターゲット２５を冷却板２２に固定している。また、クランプ２７は、ターゲット２５の外縁部２６と当接して、ターゲット２５を冷却板２２に押し付けている。   The clamp 27 is fixed to the cooling plate 22 with a bolt or the like (not shown). The clamp 27 presses the target 25 against the cooling plate 22 and fixes the target 25 to the cooling plate 22. The clamp 27 is in contact with the outer edge portion 26 of the target 25 and presses the target 25 against the cooling plate 22.

ターゲットシールド２８は、絶縁物（図示せず）を介して真空容器１０の内壁に固定されており、ターゲット２５の外縁部２６と対向する位置に配置されている。ターゲットシールド２８は、冷却板２２における露出部（ターゲット２５により覆われていない部分）やクランプ２７に膜が形成されるのを防止している。   The target shield 28 is fixed to the inner wall of the vacuum vessel 10 via an insulator (not shown), and is disposed at a position facing the outer edge portion 26 of the target 25. The target shield 28 prevents a film from being formed on the exposed portion (the portion not covered by the target 25) or the clamp 27 in the cooling plate 22.

次に、図３を参照しながら、本実施形態に係るターゲットの製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係るターゲットの製造方法を示すフローチャートである。   Next, a method for manufacturing a target according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a target manufacturing method according to the present embodiment.

本実施形態に係るターゲットの製造方法は、図３に示すように、まず、金属の粉体であるＺｎ粉体と、金属酸化物の粉体であるＺｎＯ粉体とを同時秤量する（ステップＳ１）。このときのＺｎＯ粉体の粒径は１〜１５μｍ、Ｚｎ粉体の粒径は、ＺｎＯ粉体の粒径よりも大きく、１０〜１００μｍである。   In the target manufacturing method according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, first, a Zn powder that is a metal powder and a ZnO powder that is a metal oxide powder are simultaneously weighed (step S1). ). The particle size of the ZnO powder at this time is 1 to 15 μm, and the particle size of the Zn powder is 10 to 100 μm, which is larger than the particle size of the ZnO powder.

次に、Ｚｎ粉体とＺｎＯ粉体と外径の異なるボールとを樽状の容器に投入する。次に、当該容器を回転（ボールミル混合）させることによりＺｎ粉体とＺｎＯ粉体とを混合する（ステップＳ２：混合工程）。次に、ステップＳ２において混合されたＺｎ粉体、ＺｎＯ粉体およびボールをふるいにかけ、混合されたＺｎ粉体およびＺｎＯ粉体からボールを分離する（ステップＳ３）。   Next, Zn powder, ZnO powder, and balls having different outer diameters are put into a barrel-shaped container. Next, the Zn powder and the ZnO powder are mixed by rotating the container (ball mill mixing) (step S2: mixing step). Next, the Zn powder, ZnO powder and ball mixed in step S2 are sieved, and the ball is separated from the mixed Zn powder and ZnO powder (step S3).

次に、混合されたＺｎ粉体およびＺｎＯ粉体を成型用型枠であるカーボン製のカーボン型に充填し、パンチによる加圧と同時に加熱して焼結（ホットプレス）する（ステップＳ４：焼結工程）。具体的には、インサートダイスを内挿可能な管状のアウターダイスに、Ｚｎ粉体およびＺｎＯ粉体を充填する充填部を有するインサートダイスを内挿する。そして、充填部に充填されたＺｎ粉体およびＺｎＯ粉体を、油圧ピストンによって荷重が加えられるパンチによって上下方向から加圧する。また、加圧と同時に、アウターダイスの外側に配置されたコイルにより高周波誘導加熱を行う。本実施形態では、不活性ガスであるアルゴンガス雰囲気中で焼結工程を実施することにより、Ｚｎ粉体が酸化して金属酸化物のＺｎＯ（II）になることを防止している。   Next, the mixed Zn powder and ZnO powder are filled into a carbon mold made of carbon, which is a mold for molding, and are heated and simultaneously sintered with a punch (step S4: firing). Tie process). Specifically, an insert die having a filling portion filled with Zn powder and ZnO powder is inserted into a tubular outer die into which the insert die can be inserted. And the Zn powder and ZnO powder with which the filling part was filled are pressurized from the up-down direction with the punch to which a load is applied with a hydraulic piston. Simultaneously with pressurization, high-frequency induction heating is performed by a coil disposed outside the outer die. In the present embodiment, the sintering process is performed in an argon gas atmosphere that is an inert gas, thereby preventing the Zn powder from being oxidized to become the metal oxide ZnO (II).

このようにして形成された亜酸化物の焼結体は、金属としてのＺｎを含んでいるので、金属酸化物としてのＺｎＯのみで形成される焼結体に比べて耐割れ性に優れている。   Since the suboxide sintered body formed in this manner contains Zn as a metal, it has excellent crack resistance compared to a sintered body formed only of ZnO as a metal oxide. .

また、ステップＳ４における焼結工程は、下記式を満たす焼結温度Ｔ、すなわち、Ｚｎの融点ｔ０よりも高く、ＺｎＯの融点または昇華点ｔ１よりも低い温度で焼結される。
ｔ０＜Ｔ＜ｔ１
（上記式中、ｔ０はＺｎの融点、ｔ１はＺｎＯの融点または昇華点） The sintering process in step S4 is performed at a sintering temperature T satisfying the following formula, that is, a temperature higher than the melting point t 0 of Zn and lower than the melting point of ZnO or the sublimation point t 1 .
t 0 <T <t 1
(Wherein t 0 is the melting point of Zn and t 1 is the melting point or sublimation point of ZnO)

したがって、例えば充填部を形成するインサートダイスの内周面に溝部を形成することによって、焼結工程において、溶融したＺｎが、この溝部に移動するようになる。これにより、充填部における中心部よりも、溝部の形成されたインサートダイスの内周面に接する充填部の外側部分にＺｎが集中するようになる。これにより、充填部に充填されたＺｎ粉体およびＺｎＯ粉体を焼結した焼結体は、面内方向において中央部よりも外縁部の方がＺｎＯに対するＺｎの容量比が高くなる。これにより、このターゲットでは、ターゲットの面内方向における中央部と比べて外縁部の耐割れ性を高めることができる。   Therefore, for example, by forming a groove on the inner peripheral surface of the insert die that forms the filling portion, molten Zn moves to this groove in the sintering process. Thereby, Zn comes to concentrate on the outer side part of the filling part which contact | connects the inner peripheral surface of the insert die in which the groove part was formed rather than the center part in a filling part. Thereby, the sintered body obtained by sintering the Zn powder and the ZnO powder filled in the filling portion has a higher volume ratio of Zn to ZnO in the outer edge portion than in the central portion in the in-plane direction. Thereby, in this target, the crack resistance of an outer edge part can be improved compared with the center part in the in-plane direction of a target.

以上に説明した本実施形態のターゲット２５は、金属の粉体としてのＺｎ粉体と、Ｚｎの融点よりも融点が高い金属酸化物としてのＺｎＯ粉体とが、Ｚｎの融点ｔ０よりも高く、ＺｎＯの融点または昇華点ｔ１よりも低い温度Ｔで焼結された亜酸化物の焼結体であるので、Ｚｎを構成成分として含まない焼結体と比べて耐割れ性が高くなる。このため、クランプ２７によって冷却板２２にターゲット２５を取り付ける場合であっても、クランプ２７の押さえ付けによってターゲット２５が損傷するおそれを低減することができる。この結果、焼結体のターゲット２５であっても、ターゲット２５の交換時には、ターゲット２５のみを交換することが可能となるので、ランニングコストを低減することが可能となる。 In the target 25 of the present embodiment described above, the Zn powder as the metal powder and the ZnO powder as the metal oxide whose melting point is higher than the melting point of Zn are higher than the melting point t 0 of Zn. Since it is a sintered suboxide sintered at a temperature T lower than the melting point or sublimation point t 1 of ZnO, the crack resistance is higher than that of a sintered body not containing Zn as a constituent component. For this reason, even if it is a case where the target 25 is attached to the cooling plate 22 with the clamp 27, the possibility that the target 25 may be damaged by pressing the clamp 27 can be reduced. As a result, even if the target 25 is a sintered body, only the target 25 can be replaced when the target 25 is replaced, so that the running cost can be reduced.

なお、本実施形態のターゲット２５が従来の金属酸化物の粉体のみで焼結された焼結体に比べて耐割れ性が高くなる１つの理由として以下のことが考えられる。すなわち、一般的に熱伝導特性および電気伝導特性は、金属酸化物、亜酸化物、金属の順番で優れていく。このため、亜酸化物の焼結体のターゲット２５は、スパッタ熱を冷却板２２に伝えやすくなり、冷却されやすくなる。このため、スパッタリング時におけるターゲット２５の温度差が小さくなって耐割れ性が向上すると考えられる。   In addition, the following can be considered as one reason why the target 25 of the present embodiment has higher crack resistance than a sintered body obtained by sintering only with a conventional metal oxide powder. That is, in general, heat conduction characteristics and electrical conduction characteristics are excellent in the order of metal oxide, suboxide, and metal. For this reason, the target 25 of the sintered suboxide is easily transmitted to the cooling plate 22 and is easily cooled. For this reason, it is thought that the temperature difference of the target 25 at the time of sputtering becomes small and crack resistance improves.

以上、本発明を上記実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で以下のような様々な変形が可能である。   The present invention has been described in detail above based on the above embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be modified in various ways as described below without departing from the scope of the invention.

上記実施形態では、金属としてのＺｎ粉体と金属酸化物としてのＺｎＯ粉体とを焼結した亜酸化物の焼結体であるターゲット２５を例として説明したがこれに限定されるものではない。例えば、金属としてのＺｎ粉体と、金属酸化物としてのＺｎＯ粉体およびＭｇＯ粉体とを焼結した亜酸化物の焼結体であるターゲットであってもよい。金属と当該金属の融点よりも融点が高い金属酸化物との組み合わせを満たすという条件であれば、例えばＺｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａのいずれかの金属および金属酸化物を混合して焼結される亜酸化物の焼結体であってもよい。また、上述した条件であれば、金属としての元素と金属酸化物を構成する金属元素とが互いに異なっていてもよい。   In the said embodiment, although the target 25 which is the sintered compact of the suboxide which sintered Zn powder as a metal and ZnO powder as a metal oxide was demonstrated as an example, it is not limited to this. . For example, it may be a target that is a sintered body of a suboxide obtained by sintering Zn powder as a metal and ZnO powder and MgO powder as a metal oxide. For example, Zn, Sn, Pb, Bi, In, Al, or Ga and a metal oxide may be mixed as long as the combination of the metal and the metal oxide having a melting point higher than that of the metal is satisfied. It may be a sintered body of a suboxide that is sintered. Moreover, if it is the conditions mentioned above, the element as a metal and the metal element which comprises a metal oxide may mutually differ.

また、上記実施形態においては、ターゲット２５が、いわゆるスパッタリング法により成膜を行う装置に適用された例を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、例えばＲＰＤ法（反応性プラズマ蒸着法）により成膜を行う装置に適用することも可能である。   Moreover, in the said embodiment, although the target 25 demonstrated using the example applied to the apparatus which forms into a film by what is called sputtering method, it is not limited to this, For example, RPD method (reactive plasma vapor deposition) It is also possible to apply to an apparatus for forming a film by the above method.

１…成膜装置、２…ターゲット装置、３…基板ホルダ、１０…真空容器、１１…電源、１２…排気機構、１３…ガス導入機構、２１…インシュレータ、２２…冷却板、２４…グラファイトシート、２５…ターゲット、２６…外縁部、２７…クランプ、２８…ターゲットシールド、３１…基板。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film-forming apparatus, 2 ... Target apparatus, 3 ... Substrate holder, 10 ... Vacuum container, 11 ... Power supply, 12 ... Exhaust mechanism, 13 ... Gas introduction mechanism, 21 ... Insulator, 22 ... Cooling plate, 24 ... Graphite sheet, 25 ... Target, 26 ... Outer edge part, 27 ... Clamp, 28 ... Target shield, 31 ... Substrate.

Claims (8)

クランプによって保持部材に固定されるターゲットであって、
金属の粉体と、前記金属の融点よりも融点が高い金属酸化物の粉体とを含む混合物が、下記式：
ｔ０＜Ｔ＜ｔ１
（ただし、上記式中、ｔ０は前記金属の融点、ｔ１は前記金属酸化物の融点または昇華点である）
で表される焼結温度Ｔで焼結された、亜酸化物の焼結体であることを特徴とするターゲット。 A target fixed to a holding member by a clamp,
A mixture containing a metal powder and a metal oxide powder having a melting point higher than the melting point of the metal has the following formula:
t 0 <T <t 1
(Where t 0 is the melting point of the metal and t 1 is the melting point or sublimation point of the metal oxide)
A target characterized by being a sintered suboxide sintered at a sintering temperature T represented by 前記金属は、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、ＡｌおよびＧａのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のターゲット。   The target according to claim 1, wherein the metal is any one of Zn, Sn, Pb, Bi, In, Al, and Ga. 前記焼結体の前記保持部材に接触する接触面と平行である面内方向における外側端部は、中央部と比べて前記金属酸化物に対する前記金属の成分割合が高いことを特徴とする請求項１または２に記載のターゲット。   The outer end portion in the in-plane direction parallel to the contact surface that contacts the holding member of the sintered body has a higher component ratio of the metal to the metal oxide than the center portion. The target according to 1 or 2. 前記焼結体の体積抵抗率が０．０５Ω・ｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のターゲット。   The target according to any one of claims 1 to 3, wherein the sintered body has a volume resistivity of 0.05 Ω · m or less. 前記焼結体の焼結相対密度が９０％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のターゲット。   The target according to any one of claims 1 to 4, wherein a sintered relative density of the sintered body is 90% or more. 前記金属酸化物を構成する金属元素がＺｎであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のターゲット。   The target according to claim 1, wherein the metal element constituting the metal oxide is Zn. ターゲットに含まれる成膜材料を基板に付着させることにより成膜を行う成膜装置であって、
真空容器と、
前記真空容器内において請求項１〜６のいずれか１項に記載のターゲットを保持する保持部材と、
前記ターゲットと前記保持部材とを固定するクランプと、
を備えていることを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus for forming a film by attaching a film forming material contained in a target to a substrate,
A vacuum vessel;
A holding member that holds the target according to any one of claims 1 to 6 in the vacuum vessel;
A clamp for fixing the target and the holding member;
A film forming apparatus comprising: 前記保持部材と前記ターゲットとの間には、前記保持部材および前記ターゲットの互いの対向面に接触する熱伝導性薄膜部材が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 7, wherein a thermally conductive thin film member that contacts the opposing surfaces of the holding member and the target is disposed between the holding member and the target. .
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