JP5583794B2 - スパッタリングターゲット組立体 - Google Patents

Description

本発明は、ピース張り合わせ部に起因するパーティクル発生による不良を低減するためのスパッタリングターゲット組立体、特にＦＰＤ用スパッタリングターゲット組立体に関する。

透明導電膜形成用ＩＴＯ、ＺｎＯ系、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ系、ＭｇＯ系等の薄膜は、液晶ディスプレイ、タッチパネル、ＥＬディスプレイ等を中心とする表示デバイスの透明電極として広く用いられている。多くの場合ＩＴＯ等の透明導電膜形成用酸化物薄膜はスパッタリングによって形成される。

近年、大型ＦＰＤ（フラットパネルディスプレー）用の透明導電膜形成にはインライン方式のスパッタリング装置が使用されており、第８世代以降では幅１５０〜３００ｍｍ、長さ１５００ｍｍ以上のターゲット板を数枚から十数枚並べて、そのターゲットの前を大型のガラス基板が移動して成膜される。
この様な大きなターゲットを一枚物のターゲット板として作製することは困難であるため、通常、長さ方向に数分割したターゲットピースをバッキングプレート上で張り合わせて単一のターゲット−バッキングプレート接合体とし、これをさらに複数個、幅方向に整列させて大型化するのが一般的である。

しかし、このターゲット−バッキングプレート接合体を幅方向に配列することにより大型化することができるが、前記長さ方向に数分割したターゲットピースは、隣接するターゲット−バッキングプレート接合体のターゲットピース間の分割線が整列することになる。この分割線にはターゲットピース同士の隙間があり、各ターゲットピースの高さは、わずかながらも違いがある故に分割線を境とした段差も生じるので、この分割線からスパッタリング中にノジュールが発生し易く、膜上にパーティクルと呼ばれるゴミの多く付着した部分が筋状に発生する原因となり歩留まりが低下する。

通常、製造のし易さから、同一寸法のターゲットピースを製造し、これをバッキングプレート上で張り合わせるのであるが、この場合、ターゲットピースはきれいに整列していて、一見すると見栄えは良いものの、ピースとピースの間の分割線が全て整列するために、整列したターゲットピース部分にノジュールが集中し、結果として膜上にパーティクルと呼ばれるゴミの付着が特定位置に集中し、歩留まりが低下する問題がある。
従来は、ターゲット自体の生産性向上に注力していたことと、大型ＦＰＤの生産量が未だ少なかったために、このような問題は、顕在化することなく長い間見落とされていたが、近年、大型ＦＰＤの生産量が増大するにつれ、このような成膜不良が多く生じるようになり、実際に生産性の低下につながる事例が発生するようになっていた。

従来技術を見ると、下記特許文献１には、長方形の大きなターゲット板を多数のタイルから構成されるターゲット組立体からなり、各タイルは３つ以下のタイルの間隙で合流するように構成され、熱サイクル中のタイルの不整列を防止することが記載されている。この場合、長方形、正方形、六角形、扇形でも良いとされている。
この文献１では、多数のタイルを密に配置し、それらが位置ずれしないようにすることが目的であり、スパッタリング中のノジュール発生や膜上のパーティクルを防止するための対策は採られていない。この文献１のターゲット組立体の具体例を示す図６、図７、図８、図９、図１０のいずれを見ても、タイルは少なくとも一つ置きに、タイルの接合部が整列している。このようなターゲット組立体は、結果としてスパッタリング中のノジュール発生や膜上のパーティクルを増加させる原因となる。

下記特許文献２には、円盤型の分割ターゲットが記載され、中心は円形の分割片で、周辺に４個の扇形（中心部が欠如した）の分割片から構成されている。このそれぞれの分割片の接合部に段差を設けて接合する提案がなされている。このような円盤型の分割ターゲットは、大型ＦＰＤ（フラットパネルディスプレー）用のターゲット組立体を製造するには不向きである。
また、文献２の分割ターゲットは一つ置きに、タイルの接合部が整列している。このような構造を持つターゲットは、結果としてスパッタリング中のノジュール発生や膜上のパーティクルを増加させる原因となる問題を有している。

下記特許文献３には、円盤型の分割ターゲットが記載され、中心は円形の分割片で、周辺に２個の扇形（中心部が欠如した）の分割片から構成されている。このそれぞれの分割片の接合部に切り込みを入れて斜めに接合する提案がなされている。このような円盤型の分割ターゲットは、前記文献２と同様に、大型ＦＰＤ（フラットパネルディスプレー）用のターゲット組立体を製造するには不向きである。
また、文献３の分割ターゲットは一つ置きに、タイルの接合部が整列している。このような構造を持つターゲットは、結果としてスパッタリング中のノジュール発生や膜上のパーティクルを増加させる原因となる問題を有している。

上記いずれの文献も、一枚のバッキングプレートに配列したもので、分割ターゲットであることは共通しているが、ターゲット−バッキングプレート接合体を幅方向に配列することにより大型化した場合の問題解決には至っておらず、スパッタリング中のノジュール発生や膜上のパーティクルを増加させる原因を減少させる対策は採られていないという問題を有している。

特開２００６−２２４０４号公報 特開平５−２６３２３４号公報 特開平５−１７８６７号公報

本発明は、ターゲットピース張り合わせ部に起因するパーティクル発生による不良を低減することができる大型化したスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体、特にＦＰＤ用スパッタリングターゲット組立体を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、スパッタリングターゲットを矩形の複数のピースから構成し、これをバッキングプレートに貼り付け、この複数のピースの形状と配列を工夫することにより、大型のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体を作製し、ピース張り合わせ部に起因するパーティクル発生による不良を低減することができるスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体からなるスパッタリングターゲット組立体、特にＦＰＤ用スパッタリングターゲット組立体を提供することができるとの知見を得た。

このような知見に基づき、本発明は、
１）幅１００ｍｍ以上、長さ１０００ｍｍ以上である矩形のターゲット板として、分割線が幅方向になるように３個以上のターゲットピースＡに分割されており、この分割ターゲットピースＡを、長さ方向にバッキングプレート上に張り合わせてスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂを構成し、さらにこの接合体Ｂを幅方向に３個以上整列させたスパッタリングターゲット組立体であって、各個の接合体Ｂをスパッタリングターゲット組立体として配列する際に、接合体Ｂに存在する３個のターゲットピース間の分割線が、隣接する分割ターゲットピース間の分割線と同位置にならないように設置することを特徴とするスパッタリングターゲット組立体、を提供する。

２）また、本発明は、
一つのスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂにおいて、各分割ターゲットピースＡの長さの相違が５０ｍｍ以上であることを特徴とする上記１）記載のスパッタリングターゲット組立体、を提供する。

３）また、本発明は、
一つのスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂにおいて、各分割ターゲットピースＡの長さの相違が１００ｍｍ以上であることを特徴とする上記１）記載のスパッタリングターゲット組立体、を提供する。

４）また、本発明は、
一つのスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂのターゲットピース間の分割線と、隣接するスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂのターゲットピース間の分割線が平行であり、該隣接する分割線の平行間隔が５０ｍｍ以上であることを特徴とする上記１）〜３）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット組立体、を提供する。

５）また、本発明は、
一つのスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂのターゲットピース間の分割線と、隣接するスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂのターゲットピース間の分割線が平行であり、隣接する分割線の平行間隔が１００ｍｍ以上であることを特徴とする上記１）〜３）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット組立体、を提供する。

６）さらに、本発明は、
一つのスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂに使用される３個以上の矩形のターゲットピースＡが、他のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂの３個以上の矩形のターゲットピースＡと同一寸法のターゲットピースＡからなることを特徴とする上記１）〜５）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット組立体、を提供する。

このように調整した本発明のスパッタリングターゲットは、スパッタリングターゲットを矩形の複数のピースから構成し、これをバッキングプレートに貼り付け、この複数のピースの形状と配列を工夫することにより、大型のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体を作製し、ピース張り合わせ部に起因するパーティクル発生による不良を低減することができるスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体からなるスパッタリングターゲット組立体、特にＦＰＤ用スパッタリングターゲット組立体を提供することができ、成膜の歩留まりを向上させ、製品の品質を高めることができるという大きな利点を有する。

実施例１のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体からなるスパッタリングターゲット組立体を使用して成膜した場合のパーティクルの発生状況を示す図である。 比較例１のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体からなるスパッタリングターゲット組立体を使用した成膜した場合のパーティクルの発生状況を示す図である。 幅が同一であり、長さが相違する３個ターゲットピースをバッキングプレートに接合した例を示す図である。

本発明のスパッタリングターゲット組立体は、一枚のターゲットが幅１００ｍｍ以上、長さ１０００ｍｍ以上である矩形のターゲットを、分割線が幅方向になるように３個以上のターゲットピースＡに分割すると共に、この分割ターゲットピースＡを、長さ方向にバッキングプレート上に張り合わせてスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂを構成し、さらにこの組立体Ｂを幅方向に３個以上整列させたスパッタリングターゲット組立体であり、各個の接合体Ｂをスパッタリングターゲット組立体として配列する際に、接合体Ｂに存在する３個のターゲットピース間の分割線が、隣接する分割ターゲットピース間の分割線と同位置にならないように（整列しないように）設置するスパッタリングターゲット組立体であり、ターゲット（ターゲットピース）の配列構造に特徴を有するターゲットアッセンブリと言うこともできる。
これはＦＰＤ用スパッタリングターゲットとして好適であり、パーティクルの発生が少なく、歩留まりを向上させることができる大型のスパッタリングターゲットアッセンブリの主たる要件を満たすものである。

図３に、幅が同一であり、長さが相違する３個ターゲットピースＡ１，Ａ２，Ａ３を、バッキングプレート上に取り付けた代表例を示す。それぞれのターゲットピースＡ１，Ａ２，Ａ３の間には分割線が存在する。この分割線は、ターゲットピースが、それぞれ別個に作製されるためにできる隙間である。
このように、本発明ではターゲットピースの長さを変え、ターゲットを並べた時のターゲットピース間の分割線がずれるように組み合わせたターゲット−バッキングプレート接合体で、ずれるように組み合わせることで、分割線の部分に起因するパーティクルを分散させ歩留まりを向上することが可能となる。

また、本発明のスパッタリング装置は、一つのスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂにおいて、各分割ターゲットピースＡの長さの相違を５０ｍｍ以上に、さらには１００ｍｍ以上とすることができる。本発明のスパッタリングターゲット組立体は、これを達成することができる。これは、できるだけターゲットピースの接合位置がずれるように組み合わせるためである。

また、本発明のスパッタリングターゲット組立体は、一つのスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂのターゲットピース間の分割線と、隣接するスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂのターゲットピース間の分割線が平行であり、該隣接する接合位置の平行間隔を５０ｍｍ以上に、さらには１００ｍｍ以上とすることが望ましい。これもできるだけターゲットピースの接合位置が整列せずに、ずれるように組み合わせるためである。

さらに、本発明は、３枚以上の矩形のターゲットピースＡに使用される分割ターゲットが、同一寸法の３種以上の分割ターゲットから構成することができる。
ターゲットの生産性から見ると、同形状のターゲットピースＡであることが望ましいと言える。異形状のターゲットピースの製造は、製造コストを増加させる原因となるからである。本願発明は、上記の通り３種類以上とすることを提案するが、これらは、いずれも矩形であり、上記特許文献に示すような、煩雑さと製造コストの増加を招くことがないという利点を有する。

また、本発明の場合、同形状のターゲットピースＡは３種類で済む利点を有する。後述する実施例に示すように、矩形のターゲットピースＡを、異なる寸法の矩形のターゲットピースＡ１、Ａ２、Ａ３の３種類を作製し、これらをバッキングプレートに配列して接合した場合、その組み合わせの一として、ターゲットピースＡ１、Ａ２、Ａ３という配列、その組み合わせの二として、ターゲットピースＡ３、Ａ１、Ａ２という配列、その組み合わせの三として、ターゲットピースＡ２、Ａ３、Ａ１という配列が可能である。

これらの組み合わせは、隣接するスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体との位置関係上、各ターゲットピース間の分割線が整列することがない。これは、本発明の場合、同形状のターゲットピースＡは、最低で３種類で済むということを意味し、製造コストを低減できるものである。
また、矩形のターゲットピースＡを、異なる寸法の矩形のターゲットピースＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の４種類を作製し、これらをバッキングプレートに配列して接合した場合、その組み合わせの一として、ターゲットピースＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４という配列、その組み合わせの二として、ターゲットピースＡ２、Ａ３、Ａ４、Ａ１という配列、その組み合わせの三として、ターゲットピースＡ３、Ａ４、Ａ１、Ａ２という配列、その組み合わせの四として、ターゲットピースＡ４、Ａ１、Ａ２、Ａ３という配列が可能である。

この場合、同形状のターゲットピースＡは４種類であり、４種類のターゲット接合体の全ての組み合わせにおいて、それらの位置関係上、各ターゲットピース間の分割線が整列することがない。さらに、この４種類のターゲットピースを使用して、３種類までのターゲットにおいて各ターゲットピース間の分割線が整列することがないように配列する場合には、ターゲットの配列の組み合わせを飛躍的に増加させることができる。

以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。

（実施例１）
２００ｍｍ×１５００ｍｍのターゲット板を長さ３００ｍｍ、５００ｍｍ、７００ｍｍの長さのピースの張り合わせにより、図１に示すようにバッキングプレート上に接合して、３種のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体を作製し、そしてスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体の組み合わせにより、図１の左側の図に示すように、これらを３セット並べた時、ターゲットピース間の分割線がずれるようにＸ、Ｙ、Ｚにセットしてスパッタリングターゲット組立体とした。必要に応じて、このＸ、Ｙ、Ｚセットを繰り返すことができる。

このスパッタリングターゲット組立体を用いて、１３００ｍｍ×１５００ｍｍのガラス基板に成膜を行い、パーティクル数を測定した。ガラス基板を均等な５つの領域に分けてパーティクル数を測定した。その結果、図１の右側に示すように、１１〜１９ヶの範囲に収まり、製品として十分に使用可能であった。

インラインスパッタ装置では、長尺のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体を数本並べて１セットとして成膜を行うが、通常各ターゲットを同じ寸法のピースを張り合わせることにより作製されるため、これらを数本並べた場合、同じ位置にターゲットピース間の分割線が並んで（整列して）しまい、成膜するとパーティクルがその位置付近に集中し、製品歩留まりが低下する。

本発明は、この問題を解決することができ、前記の通りターゲットピースＡの長さを変え、スパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体を並べた時の、ターゲットピース間の分割線が各ターゲットでずれるように組み合わせることで、ターゲットピース間の分割線に起因するパーティクルを分散させ、歩留まりを向上することができる。

（比較例１）
２００ｍｍ×１５００ｍｍのスパッタリングターゲット板を、同一長さ５００ｍｍのピースＡ４３個で、各バッキングプレート上に接合して作製し、これを３枚／セットとしてスパッタリングターゲット組立体とし、これをスパッタリング装置に装着した。そして、このターゲットを用いて１３００ｍｍ×１５００ｍｍのガラス基板に成膜した。そして実施例と同様のパーティクル比較を行った。
図２に、バッキングプレートに、同寸法のターゲットピースを配列したターゲット−バッキングプレート接合体とパーティクルの発生状況を示す。図２の右側に示すように、ターゲットピース間の分割線に相当する領域におけるパーティクル数が２８ヶ、２９ヶと高く、この領域は製品として使用できなかった。

上記の実施例、比較例から明らかなように、矩形のスパッタリングターゲットを構成する各ピースの長さを変え、各バッキングプレート上にターゲットを並べた時のターゲットピース間の分割線を、各ターゲットでずれるように組み合わせることで、張り合わせ部分に起因するパーティクルを分散させることは、極めて重要であり、製品の歩留まりを向上させることができる大きなメリットを有する。

本発明の大型のスパッタリングターゲット−バッキングプレートからなるスパッタリングターゲット組立体は、各バッキングプレート上に、スパッタリングターゲットを矩形の複数のピースＡを張り付けて接合体Ｂを構成し、この複数のピースの形状と配列を工夫することにより、ターゲットピース間の分割線に起因するパーティクル発生による不良率を低減することができるという優れた効果を有するので、特に大型ＦＰＤを製造する為のインライン方式スパッタリング装置用スパッタリングターゲットアッセンブリとして有用である。

Claims (5)

1. 幅１００ｍｍ以上、長さ１０００ｍｍ以上である矩形のターゲット板として、分割線が幅方向になるように３個以上のターゲットピースＡに分割されており、この分割ターゲットピースＡを、長さ方向にバッキングプレート上に張り合わせてスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂを構成し、さらにこの接合体Ｂを幅方向に３個以上整列させたスパッタリングターゲット組立体であって、各個の接合体Ｂをスパッタリングターゲット組立体として配列する際に、接合体Ｂに存在する３個のターゲットピース間の分割線が、隣接する分割ターゲットピース間の分割線と同位置にならないように設置し、かつ一つのスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂにおいて、各分割ターゲットピースＡの長さの相違が５０ｍｍ以上であることを特徴とするスパッタリングターゲット組立体。
2. 一つのスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂにおいて、各分割ターゲットピースＡの長さの相違が１００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット組立体。
3. 一つのスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂのターゲットピース間の分割線と、隣接するスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂのターゲットピース間の分割線が平行であり、該隣接する分割線の平行間隔が５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット組立体。
4. 一つのスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂのターゲットピース間の分割線と、隣接するスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂのターゲットピース間の分割線が平行であり、隣接する分割線の平行間隔が１００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット組立体。
5. 一つのスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂに使用される３個以上の矩形のターゲットピースＡが、他のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体Ｂの３個以上の矩形のターゲットピースＡと同一寸法のターゲットピースＡからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット組立体。