JP6836023B1 - 隙間配置部材 - Google Patents
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Abstract
積層構造からなる隙間配置部材に関し、加熱によって層間剥離を生じ難い、新たな隙間配置部材を提供する。スパッタリングターゲットの基材（単に「基材」と称する）の表面側に複数のターゲット部材を配置する際、隣り合うターゲット間の隙間に沿って、該ターゲット部材と基材との間に介在させる隙間配置部材であって、厚さ方向に３層以上を積層してなる多層構造をなし、ターゲット部材側の層（「表面層」とも称する）と、基材側の層（「裏面層」とも称する）との間に中間層を備え、前記中間層を構成する材料の線膨張率が、前記表面層を構成する材料の線膨張率と前記裏面層を構成する材料の線膨張率との間の範囲内であることを特徴とする、隙間配置部材である。
Description
本発明は、スパッタリングターゲットの基材（単に「基材」と称する）の表面側に、複数のターゲット部材を、隣り合うターゲット部材との間に隙間を設けて配置する分割ターゲットにおいて、隣り合うターゲット部材の隙間に沿って配置すると共に、該ターゲット部材と基材との間に介在させて、前記隙間において当該基材が表面側に露出しないようにすることができる、隙間配置部材に関する。
スパッタリングとは、薄膜形成技術の一手法である。その一例として、Ａｒなどの不活性ガスを真空中に導入し、ターゲット部材にマイナスの電圧を印加してグロー放電を発生させ、グロー放電によって不活性ガスをプラズマ化させてイオン化してガスイオンとし、このガスイオンを高速でターゲットの表面に衝突させて、該ターゲットを構成する成膜材料の粒子を弾き出させ、この粒子を、薄膜を形成する基材表面に付着・堆積させて、緻密で強い薄膜を基材表面に形成する方法を挙げることができる。
このようなスパッタリング法によれば、高融点金属や合金、セラミックスなど、真空蒸着法などでは成膜が困難な材料でも成膜が可能であるほか、大面積を有する薄膜を高精度で形成できる。そのため、スパッタリング法は、例えば情報機器、ＡＶ機器、家電製品等の各種電子部品の製造に多用されている。スパッタリング法により形成される、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＧＺＯ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電極として広く用いられている。
このようなスパッタリング法によれば、高融点金属や合金、セラミックスなど、真空蒸着法などでは成膜が困難な材料でも成膜が可能であるほか、大面積を有する薄膜を高精度で形成できる。そのため、スパッタリング法は、例えば情報機器、ＡＶ機器、家電製品等の各種電子部品の製造に多用されている。スパッタリング法により形成される、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＧＺＯ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電極として広く用いられている。
近年、ディスプレイパネルの大型化に伴い、大面積を有する薄膜を形成することが求められるようになり、ターゲット部材も大型化する必要があった。ところが、スパッタリングに用いるターゲット部材を、大面積からなる一枚のターゲット部材で形成することは難しい。そのため、ターゲット部材を、複数のターゲット部材に分割し、基材上に複数のターゲット部材を接合することで、大面積のスパッタリングターゲットとする方法が採用されている（例えば特許文献１参照）。
このように、複数のターゲット部材に分割されたターゲット（「分割ターゲット」とも称する）は、基材上に、該基材とターゲット部材との熱膨張差を考慮して、隣り合うターゲット部材間に隙間ができるように配置し、該基材と各ターゲット部材とは、Ｉｎ系やＳｎ系金属等の熱伝導が良好な低融点ハンダで接合するのが一般的である。
このような複数の酸化物半導体ターゲット部材を接合した分割スパッタリングターゲットにおいては、上記のように各ターゲット部材同士の間に隙間を設けて配置するため、該隙間において基材が露出していると、スパッタリング時に基材もスパッタリングされてしまい、形成する酸化物半導体の薄膜中に混入するという問題が懸念されている。そのため、隣り合うターゲット部材同士の隙間に保護部材（本発明の隙間配置部材に相当）を設けて基材が露出しないようにする方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。
特許文献２には、隣り合うターゲット部材間の隙間において基材が露出しないようにして、基材表面がスパッタリングされないように保護する保護部材（本発明の隙間配置部材に相当）として、二層構造のものが開示されている。すなわち、基材側に配置される、Ｃｕなどの金属又は合金からなる金属箔から形成される第２保護部材と、その上側、すなわちターゲット部材側に配置される、ターゲット部材に含まれる元素の一種以上を含む金属又は合金又はセラミック材料から形成される第１保護部材とからなる二層構造の保護部材が開示されている。
しかし、このような二層構造の保護部材（本発明の隙間配置部材に相当）は、スパッタリングなどによって加熱されると、第２保護部材と第１保護部材を構成する材料の線膨張率差によって層間剥離を生じてしまう場合があった。
しかし、このような二層構造の保護部材（本発明の隙間配置部材に相当）は、スパッタリングなどによって加熱されると、第２保護部材と第１保護部材を構成する材料の線膨張率差によって層間剥離を生じてしまう場合があった。
そこで本発明は、積層構造からなる隙間配置部材に関し、特許文献２に開示された保護部材（本発明の隙間配置部材に相当）の改良を図り、スパッタリングなどの加熱によっても層間剥離を生じ難い、新たな隙間配置部材を提供せんとするものである。
本発明は、スパッタリングターゲットの基材（単に「基材」と称する）の表面側に複数のターゲット部材を配置する際、隣り合うターゲット部材間の隙間に沿って、該ターゲット部材と基材との間に介在させる隙間配置部材であって、
厚さ方向に３層以上を積層してなる多層構造をなし、ターゲット部材側の層（「表面層」とも称する）と、基材側の層（「裏面層」とも称する）との間に中間層を備え、前記中間層を構成する材料の線膨張率が、前記表面層を構成する材料の線膨張率と前記裏面層を構成する材料の線膨張率との間の範囲内であることを特徴とする、隙間配置部材を提案する。
厚さ方向に３層以上を積層してなる多層構造をなし、ターゲット部材側の層（「表面層」とも称する）と、基材側の層（「裏面層」とも称する）との間に中間層を備え、前記中間層を構成する材料の線膨張率が、前記表面層を構成する材料の線膨張率と前記裏面層を構成する材料の線膨張率との間の範囲内であることを特徴とする、隙間配置部材を提案する。
本発明が提案する隙間配置部材は、３層以上を積層してなる多層構造をなし、前記中間層を構成する材料の線膨張率が、前記表面層を構成する材料の線膨張率と前記裏面層を構成する材料の線膨張率との間の範囲内であるように調整したものであるから、各層間の線膨張率差が小さくなり、スパッタリングなどの加熱によっても層間剥離を生じ難いようにすることできる。
次に、実施の形態例に基づいて本発明を説明する。但し、本発明が次に説明する実施形態に限定されるものではない。
＜本隙間配置部材＞
本発明の実施形態の一例に係る隙間配置部材（「本隙間配置部材」と称する）１は、図１、２に示すように、基材２の表面側に、複数のターゲット部材３を、隣り合うターゲット部材３，３との間に隙間４を設けて配置する構成を備えた分割ターゲットにおいて、隣り合うターゲット部材３，３間の隙間４に沿って、該ターゲット部材３と基材２との間に介在させる、言い換えれば、隣り合うターゲット部材３，３間の隙間４に沿って配置すると共に、該ターゲット部材３と基材２との間に介在させる隙間配置部材である。
本発明の実施形態の一例に係る隙間配置部材（「本隙間配置部材」と称する）１は、図１、２に示すように、基材２の表面側に、複数のターゲット部材３を、隣り合うターゲット部材３，３との間に隙間４を設けて配置する構成を備えた分割ターゲットにおいて、隣り合うターゲット部材３，３間の隙間４に沿って、該ターゲット部材３と基材２との間に介在させる、言い換えれば、隣り合うターゲット部材３，３間の隙間４に沿って配置すると共に、該ターゲット部材３と基材２との間に介在させる隙間配置部材である。
本隙間配置部材１は、隣り合うターゲット部材３，３間の隙間４に沿って、基材２の表面を覆うことができるから、スパッタリング時に、当該隙間４において基材２表面がスパッタされて、当該基材２の構成材料が、成膜する薄膜中に混入するのを効果的に防ぐことができる。
本隙間配置部材１は、図３に示すように、厚さ方向に３層以上を積層してなる多層構造を備えていればよい。すなわち、ターゲット部材側の層すなわち表面層１Ａと、基材２側の層すなわち裏面層１Ｃとの間に、一層又は二層以上の中間層１Ｂを設けることができる。
（線膨張率）
中間層１Ｂを構成する材料の線膨張率は、表面層１Ａを構成する材料の線膨張率と裏面層１Ｃを構成する材料の線膨張率との間の範囲内であることが好ましい。この際、範囲内とは、中間層１Ｂを構成する材料の線膨張率が表面層１Ａを構成する材料の線膨張率と同じ場合、又は、中間層１Ｂを構成する材料の線膨張率が裏面層１Ｃを構成する材料の線膨張率と同じ場合を包含する。
例えば、本隙間配置部材１が、第１保護層（表面層１Ａ）、第２保護層（中間層１Ｂ）及び第３保護層（裏面層１Ｃ）の順に表面側から積層してなる三層構造の場合、各層を構成する材料の線膨張率は、第１保護層≦第２保護層≦第３保護層であることが好ましく、中でも第１保護層＜第２保護層＜第３保護層であることがより好ましい。
また、本隙間配置部材１が、第１保護層（表面層１Ａ）、第２保護層（中間層１Ｂ）、第３保護層（中間層１Ｂ）及び第４保護層（裏面層１Ｃ）の順に積層してなる四層構造の場合、各層を構成する材料の線膨張率は、第１保護層≦第２保護層≦第３保護層≦第４保護層であることが好ましく、中でも第１保護層＜第２保護層＜第３保護層＜第４保護層であることがより好ましい。
中間層１Ｂを構成する材料の線膨張率は、表面層１Ａを構成する材料の線膨張率と裏面層１Ｃを構成する材料の線膨張率との間の範囲内であることが好ましい。この際、範囲内とは、中間層１Ｂを構成する材料の線膨張率が表面層１Ａを構成する材料の線膨張率と同じ場合、又は、中間層１Ｂを構成する材料の線膨張率が裏面層１Ｃを構成する材料の線膨張率と同じ場合を包含する。
例えば、本隙間配置部材１が、第１保護層（表面層１Ａ）、第２保護層（中間層１Ｂ）及び第３保護層（裏面層１Ｃ）の順に表面側から積層してなる三層構造の場合、各層を構成する材料の線膨張率は、第１保護層≦第２保護層≦第３保護層であることが好ましく、中でも第１保護層＜第２保護層＜第３保護層であることがより好ましい。
また、本隙間配置部材１が、第１保護層（表面層１Ａ）、第２保護層（中間層１Ｂ）、第３保護層（中間層１Ｂ）及び第４保護層（裏面層１Ｃ）の順に積層してなる四層構造の場合、各層を構成する材料の線膨張率は、第１保護層≦第２保護層≦第３保護層≦第４保護層であることが好ましく、中でも第１保護層＜第２保護層＜第３保護層＜第４保護層であることがより好ましい。
中間層１Ｂと表面層１Ａ、並びに中間層１Ｂと裏面層１Ｃを構成する材料の線膨張率の差は９．０×１０-6／Ｋ以下であるのが好ましく、その中でも７．０×１０-6／Ｋ以下、その中でも５．０×１０-6／Ｋ以下であることがさらに好ましい。
また、本隙間配置部材１と基材２との接合を好適に確保する観点から、本隙間配置部材１の裏面層１Ｃと基材２を構成する材料の線膨張率の差は、９．０×１０-6／Ｋ以下であるのが好ましく、その中でも７．０×１０-6／Ｋ以下、その中でも５．０×１０-6／Ｋ以下、その中でも３．０×１０-6／Ｋ以下、その中でも１．０×１０-6／Ｋ以下であることがさらに好ましく、同じであることが特に好ましい。
（形状）
本隙間配置部材１の平面視形状としては、例えば矩形状、帯状、十字帯状、格子枠状などを挙げることができる。但し、これらの平面視形状に限定するものではない。
本隙間配置部材１の平面視形状としては、例えば矩形状、帯状、十字帯状、格子枠状などを挙げることができる。但し、これらの平面視形状に限定するものではない。
（層厚さ）
前記裏面層１Ｃの厚さは、熱膨張率の差による反りや、保護膜形成時の応力に対する反りを抑えるなどの観点から、前記表面層１Ａの厚さと同じか、若しくは、より大きいことが好ましい。
この際、裏面層１Ｃと表面層１Ａの厚さの差は、０ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましく、その中でも０．８ｍｍ以下、その中でも０．５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
前記裏面層１Ｃの厚さは、熱膨張率の差による反りや、保護膜形成時の応力に対する反りを抑えるなどの観点から、前記表面層１Ａの厚さと同じか、若しくは、より大きいことが好ましい。
この際、裏面層１Ｃと表面層１Ａの厚さの差は、０ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましく、その中でも０．８ｍｍ以下、その中でも０．５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
前記裏面層１Ｃの厚さは、熱膨張率の差による反りや保護膜形成時の応力に対する反りの観点から、前記中間層１Ｂの厚さと同じか、若しくは、より大きいことが好ましい。
この際、裏面層１Ｃと中間層１Ｂの厚さの差は、０ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましく、その中でも０．８ｍｍ以下、その中でも０．５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
この際、裏面層１Ｃと中間層１Ｂの厚さの差は、０ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましく、その中でも０．８ｍｍ以下、その中でも０．５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
前記中間層１Ｂの厚さは、表面層１Ａと裏面層１Ｃの熱膨張差を緩和する効果を得る観点から、前記表面層１Ａの厚さと同じか、若しくは、より大きいことが好ましい。
この際、中間層１Ｂと表面層１Ａの厚さの差は、０ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましく、その中で０．３ｍｍ以下、その中でも０．１ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
この際、中間層１Ｂと表面層１Ａの厚さの差は、０ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましく、その中で０．３ｍｍ以下、その中でも０．１ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
よって、例えば、本隙間配置部材１が、第１保護層（表面層１Ａ）、第２保護層（中間層１Ｂ）及び第３保護層（裏面層１Ｃ）の順に積層してなる三層構造の場合、各層の厚さは、少なくとも第１保護層≦第３保護層であることが好ましく、その中でも第１保護層＜第３保護層であることがより好ましい。また、第１保護層≦第２保護層≦第３保護層であることが好ましく、その中でも第１保護層＜第２保護層＜第３保護層であることがより好ましい。
また、本隙間配置部材１が、第１保護層（表面層１Ａ）、第２保護層（中間層１Ｂ）、第３保護層（中間層１Ｂ）及び第４保護層（裏面層１Ｃ）の順に積層してなる四層構造の場合、各層の厚さは、少なくとも第１保護層≦第４保護層であることが好ましく、その中でも第１保護層＜第４保護層であることが好ましい。また、第１保護層≦第２保護層≦第３保護層≦第４保護層であることが好ましく、その中でも第１保護層＜第２保護層＜第３保護層＜第４保護層であることがより好ましい。
また、本隙間配置部材１が、第１保護層（表面層１Ａ）、第２保護層（中間層１Ｂ）、第３保護層（中間層１Ｂ）及び第４保護層（裏面層１Ｃ）の順に積層してなる四層構造の場合、各層の厚さは、少なくとも第１保護層≦第４保護層であることが好ましく、その中でも第１保護層＜第４保護層であることが好ましい。また、第１保護層≦第２保護層≦第３保護層≦第４保護層であることが好ましく、その中でも第１保護層＜第２保護層＜第３保護層＜第４保護層であることがより好ましい。
また、少なくともターゲット部材３がスパッタリングされている間、本隙間配置部材１の表面層１Ａは、ガスイオンの衝突に耐える必要があるから、前記表面層１Ａの厚さは、ターゲット部材３の厚さの０．２％以上であることが好ましく、中でも０．５％以上、その中でも１．０％以上であるのがさらに好ましい。他方、ボンダー層厚みや冷却効率の観点から、ターゲット部材３の厚さの２０％以下であるのが好ましく、中でも１０％以下、その中でも５％以下であることがさらに好ましい。
なお、各層の厚さそのものは、ターゲット部材３の大きさなどから適宜設定するのが好ましい。
目安としては、表面層１Ａの厚さとしては、例えば０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、中でも０．１ｍｍ以上或いは０．３ｍｍ以下、中でも０．２ｍｍ以下を挙げることができる。
裏面層１Ｃの厚さとしては、例えば０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、中でも０．８ｍｍ以下、中でも０．５ｍｍ以下を挙げることができる。
中間層１Ｂの厚さとしては、例えば０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、中でも０．１ｍｍ以上或いは０．３ｍｍ以下、中でも０．２ｍｍ以下を挙げることができる。
また、本隙間配置部材１全体の厚さの目安としては、０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下、中でも０．４ｍｍ以上或いは１．５ｍｍ以下、その中でも１．０ｍｍ以下を挙げることができる。
目安としては、表面層１Ａの厚さとしては、例えば０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、中でも０．１ｍｍ以上或いは０．３ｍｍ以下、中でも０．２ｍｍ以下を挙げることができる。
裏面層１Ｃの厚さとしては、例えば０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、中でも０．８ｍｍ以下、中でも０．５ｍｍ以下を挙げることができる。
中間層１Ｂの厚さとしては、例えば０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、中でも０．１ｍｍ以上或いは０．３ｍｍ以下、中でも０．２ｍｍ以下を挙げることができる。
また、本隙間配置部材１全体の厚さの目安としては、０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下、中でも０．４ｍｍ以上或いは１．５ｍｍ以下、その中でも１．０ｍｍ以下を挙げることができる。
（材料）
本隙間配置部材１の表面層１Ａは、成膜する薄膜に混入しても悪影響を与えない材料、若しくは、スパッタリング現象を抑制できる材料から構成されることが好ましい。
成膜する薄膜に混入しても悪影響を与えない材料としては、例えば、ターゲット部材３の組成を構成する元素の全部或いはその一部、これらの元素を含む合金や酸化物などを用いることができる。
他方、スパッタリング現象を抑制できる材料としては、例えば、ターゲット部材３よりもその体積抵抗が大きな物質、即ち高抵抗物質を隙間配置部材の材料として用いることができる。このような高抵抗物質を隙間配置部材の材料として用いる場合、高抵抗物質の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）がターゲット部材３の体積抵抗率の１０倍以上の値を有するものであることが好ましい。
より具体的には、前記表面層１Ａは、ターゲット部材３を構成する金属材料、又は、セラミックス材料、又は、高分子材料、又は、これら２種類以上の複合材料から形成することが好ましい。
この際、セラミック材料としては、ターゲット部材３と同組成か、或いは一部の組成がターゲット部材３と同じ材料からなるセラミックス材料か、若しくは、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの抵抗が高いセラミックス材料が好ましい。抵抗が高いセラミックス材料であれば、スパッタリングの際に分割部分へのプラズマの進入が抑制され、ＺｒやＡｌのスパッタリングが効果的に防止できる。
本隙間配置部材１の表面層１Ａは、成膜する薄膜に混入しても悪影響を与えない材料、若しくは、スパッタリング現象を抑制できる材料から構成されることが好ましい。
成膜する薄膜に混入しても悪影響を与えない材料としては、例えば、ターゲット部材３の組成を構成する元素の全部或いはその一部、これらの元素を含む合金や酸化物などを用いることができる。
他方、スパッタリング現象を抑制できる材料としては、例えば、ターゲット部材３よりもその体積抵抗が大きな物質、即ち高抵抗物質を隙間配置部材の材料として用いることができる。このような高抵抗物質を隙間配置部材の材料として用いる場合、高抵抗物質の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）がターゲット部材３の体積抵抗率の１０倍以上の値を有するものであることが好ましい。
より具体的には、前記表面層１Ａは、ターゲット部材３を構成する金属材料、又は、セラミックス材料、又は、高分子材料、又は、これら２種類以上の複合材料から形成することが好ましい。
この際、セラミック材料としては、ターゲット部材３と同組成か、或いは一部の組成がターゲット部材３と同じ材料からなるセラミックス材料か、若しくは、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの抵抗が高いセラミックス材料が好ましい。抵抗が高いセラミックス材料であれば、スパッタリングの際に分割部分へのプラズマの進入が抑制され、ＺｒやＡｌのスパッタリングが効果的に防止できる。
本隙間配置部材１の裏面層１Ｃを構成する材料は、基材２との線膨張率差が小さく、接合材（例えばＩｎ半田）と反応しない材料であることが好ましい。
かかる観点から、前記裏面層１Ｃは、金属材料、又は、セラミックス材料、又は、これらの複合材料から形成されることが好ましい。
かかる観点から、前記裏面層１Ｃは、金属材料、又は、セラミックス材料、又は、これらの複合材料から形成されることが好ましい。
本隙間配置部材１の中間層１Ｂは、表面層１Ａ及び裏面層１Ｃと積層可能な材料であって、線膨張率を上記範囲に調整可能な材料であればよい。
よって、中間層１Ｂは、金属材料、又は、セラミックス材料、又は、これらの複合材料から形成されることが好ましい。
よって、中間層１Ｂは、金属材料、又は、セラミックス材料、又は、これらの複合材料から形成されることが好ましい。
ここで、前記のターゲット部材３を構成する金属材料としては、例えば、ターゲット部材３がＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）であれば、Ｉｎ、Ｚｎ及びＧａのいずれか一種以上の金属材料であり、ターゲット部材３がＩＺＯ（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）であれば、Ｉｎ又はＺｎの金属材料である。
前記のセラミックス材料としては、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｍｇのいずれか一種以上を含む酸化物又は窒化物からなる材料を挙げることができる。具体的には、例えばＩｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＩＺＯ、ＩＧＺＯなどや、ＺｒＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＺｎＮ、ＩｎＮなどを挙げることができる。
前記の高分子材料としては、例えばフェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの合成樹脂材料や、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの汎用プラスチック材料、ポリ酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂などの準汎用プラスチック材料などを挙げることができる。さらに、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレートなどのエンジニアリングプラスチックやポリアリレート、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などのスーパーエンジニアリングプラスチックも使用できる。特に、ポリイミド樹脂などはテープ状の材料もあり、耐熱性、絶縁性も高いため好ましい。
このような高分子材料は、高抵抗物質であるため、スパッタリング時に、ターゲット部材３，３間の隙間４におけるスパッタリング現象が抑制され、成膜する薄膜への悪影響を防止することができる。
このような高分子材料は、高抵抗物質であるため、スパッタリング時に、ターゲット部材３，３間の隙間４におけるスパッタリング現象が抑制され、成膜する薄膜への悪影響を防止することができる。
例えば、本隙間配置部材１が、第１保護層（表面層１Ａ）、第２保護層（中間層１Ｂ）及び第３保護層（裏面層１Ｃ）の順に積層してなる三層構造の場合、表面層１Ａは、ターゲット部材３に含まれる元素の一種以上を含む単金属または合金もしくはセラミック材料から形成し、中間層１Ｂは、金属材料又はセラミックス材料から形成し、裏面層１Ｃも、金属材料又はセラミックス材料から形成し、各層を構成する材料の線膨張率が上記範囲になるように調整するのが好ましい。
（本隙間配置部材の製造方法）
本隙間配置部材１の製造方法の一例として、裏面層１Ｃを形成する材料、すなわち、金属材料、又は、セラミックス材料、又は、これらの複合材料からなるテープ、シート、フィルム若しくは箔を形成若しくは用意し、この裏面層１Ｃの表面に、中間層１Ｂを形成する材料を用いて、蒸着法、めっき法、スパッタリング法、プラズマ溶射法、塗布法など、公知の膜形成方法を利用して中間層１Ｂを形成し、当該中間層１Ｂと同様に表面層１Ａを形成すればよい。但し、これらの製造方法に限定するものではない。
本隙間配置部材１の製造方法の一例として、裏面層１Ｃを形成する材料、すなわち、金属材料、又は、セラミックス材料、又は、これらの複合材料からなるテープ、シート、フィルム若しくは箔を形成若しくは用意し、この裏面層１Ｃの表面に、中間層１Ｂを形成する材料を用いて、蒸着法、めっき法、スパッタリング法、プラズマ溶射法、塗布法など、公知の膜形成方法を利用して中間層１Ｂを形成し、当該中間層１Ｂと同様に表面層１Ａを形成すればよい。但し、これらの製造方法に限定するものではない。
＜ターゲット部材＞
本隙間配置部材１を適用するターゲット部材３は、隣り合うターゲット部材３，３の間に隙間４を設けて配置することが好ましい。
この際、当該隙間４は、通常０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
本隙間配置部材１を適用するターゲット部材３は、隣り合うターゲット部材３，３の間に隙間４を設けて配置することが好ましい。
この際、当該隙間４は、通常０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
ターゲット部材３は、方形面を有する板状又は円筒状を呈することが好ましい。但し、これらの形状に限定されるものではない。
ターゲット部材３は、その材料を特に限定するものではない。例えばＣｕ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｙ、Ｌａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｗのいずれか一種以上を含む酸化物からなる酸化物半導体用ターゲットや、透明電極用ターゲット（ＩＴＯ等）やＡｌなどの金属ターゲットを挙げることができる。
前記酸化物半導体用ターゲットとしては、例えば、Ｉｎ−Ｔｉ−Ｏ、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ、Ｉｎ−Ｗ−Ｏ、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｗ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｂａ−Ｏ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｔｉ−Ｏ、Ｓｎ−Ｃａ−Ｏ、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ、Ｚｎ−Ｃａ−Ｏ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｇｅ−Ｏ、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２、ＣｕＩｎＯ２などを挙げることができる。
前記酸化物半導体用ターゲットとしては、例えば、Ｉｎ−Ｔｉ−Ｏ、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ、Ｉｎ−Ｗ−Ｏ、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｗ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｂａ−Ｏ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｔｉ−Ｏ、Ｓｎ−Ｃａ−Ｏ、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ、Ｚｎ−Ｃａ−Ｏ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｇｅ−Ｏ、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２、ＣｕＩｎＯ２などを挙げることができる。
ターゲット部材３の厚さは、特に限定するものではなく、通常は３ｍｍ〜２０ｍｍである。
＜基材＞
基材２は、板状若しくは円筒状を呈し、その材料は、Ｔｉ、ＳＵＳ又はＣｕ等の単独金属またはそれらの合金であればよい。但し、これらに限定するものではない。
また、基材２の厚さは、特に限定するものではない。
基材２は、板状若しくは円筒状を呈し、その材料は、Ｔｉ、ＳＵＳ又はＣｕ等の単独金属またはそれらの合金であればよい。但し、これらに限定するものではない。
また、基材２の厚さは、特に限定するものではない。
ターゲット部材３及び基材２が板状を呈する場合、板状基材２上に、複数のターゲット部材３を、前後左右に間隔をおいて配置し、ターゲット部材３及び基材２を接合材で接合するのが通常である。
また、ターゲット部材３及び基材２が円筒状を呈する場合、円筒状基材２の円柱軸方向に、複数の円筒状ターゲット部材３を、適宜間隔をおいて配置して、ターゲット部材３及び基材２を接合材で接合するのが通常である。
また、ターゲット部材３及び基材２が円筒状を呈する場合、円筒状基材２の円柱軸方向に、複数の円筒状ターゲット部材３を、適宜間隔をおいて配置して、ターゲット部材３及び基材２を接合材で接合するのが通常である。
＜接合材＞
基材２とターゲット部材３、並びに、基材２と本隙間配置部材１は、接合材５によって互いに接合することができる。
接合材５としては、この種のターゲット部材３と基材２との接合に用いられ得るものであれば特に限定されない。例えばＩｎメタル、Ｉｎ−Ｓｎメタル、又は、Ｉｎに微量金属成分を添加したＩｎ合金メタル等の半田金属又は半田合金を挙げることができる。
基材２とターゲット部材３、並びに、基材２と本隙間配置部材１は、接合材５によって互いに接合することができる。
接合材５としては、この種のターゲット部材３と基材２との接合に用いられ得るものであれば特に限定されない。例えばＩｎメタル、Ｉｎ−Ｓｎメタル、又は、Ｉｎに微量金属成分を添加したＩｎ合金メタル等の半田金属又は半田合金を挙げることができる。
＜スパッタリングターゲットの製造＞
まず、基材２の表面に所定の間隔をおいて複数の本隙間配置部材１を配置する。
次に、本隙間配置部材１の表面側に複数のターゲット部材３を、隣り合うターゲット部材３，３との間に隙間４を設けて配置する。このとき、本隙間配置部材１が隙間４に沿って、ターゲット部材３と基材２との間に介在するように配置する。そして、本隙間配置部材１、基材２、ターゲット部材３を、半田を用いて接合すればよい。
但し、このような方法に限定するものではない。
まず、基材２の表面に所定の間隔をおいて複数の本隙間配置部材１を配置する。
次に、本隙間配置部材１の表面側に複数のターゲット部材３を、隣り合うターゲット部材３，３との間に隙間４を設けて配置する。このとき、本隙間配置部材１が隙間４に沿って、ターゲット部材３と基材２との間に介在するように配置する。そして、本隙間配置部材１、基材２、ターゲット部材３を、半田を用いて接合すればよい。
但し、このような方法に限定するものではない。
＜語句の説明＞
本明細書において「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ，Ｙは任意の数字）と表現する場合、特にことわらない限り「Ｘ以上Ｙ以下」の意と共に、「好ましくはＸより大きい」或いは「好ましくはＹより小さい」の意も包含する。
また、「Ｘ以上」（Ｘは任意の数字）或いは「Ｙ以下」（Ｙは任意の数字）と表現した場合、「Ｘより大きいことが好ましい」或いは「Ｙ未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。
また、「Ｘ≦」（Ｘは任意の数字）或いは「Ｙ≧」（Ｙは任意の数字）と表現した場合、「Ｘ＜であることが好ましい」或いは「Ｙ＞であることが好ましい」旨の意図も包含する。
本明細書において「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ，Ｙは任意の数字）と表現する場合、特にことわらない限り「Ｘ以上Ｙ以下」の意と共に、「好ましくはＸより大きい」或いは「好ましくはＹより小さい」の意も包含する。
また、「Ｘ以上」（Ｘは任意の数字）或いは「Ｙ以下」（Ｙは任意の数字）と表現した場合、「Ｘより大きいことが好ましい」或いは「Ｙ未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。
また、「Ｘ≦」（Ｘは任意の数字）或いは「Ｙ≧」（Ｙは任意の数字）と表現した場合、「Ｘ＜であることが好ましい」或いは「Ｙ＞であることが好ましい」旨の意図も包含する。
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。但し、本発明が、ここで説明する実施例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
厚み０．３ｍｍ、縦×横が２００ｍｍ×２０ｍｍの上面視長方形状を呈する銅板（裏面層）を用意し、この銅板の表面にＺｒＯ２を溶射することにより中間層を形成し、さらに、Ａｌ２Ｏ３を溶射して表面層を形成し、表面層（厚さ１００μｍ）／中間層（厚さ１００μｍ）／裏面層（厚さ０．３ｍｍ）からなる３層構造の隙間配置部材（サンプル）を作製した。
なお、裏面層を構成する銅（Ｃｕ）の線膨張率は１７×１０-6／Ｋであり、中間層を構成するＺｒＯ２の線膨張率は１１×１０-6／Ｋであり、表面層を構成するＡｌ２Ｏ３の線膨張率は７×１０-6／Ｋである。
厚み０．３ｍｍ、縦×横が２００ｍｍ×２０ｍｍの上面視長方形状を呈する銅板（裏面層）を用意し、この銅板の表面にＺｒＯ２を溶射することにより中間層を形成し、さらに、Ａｌ２Ｏ３を溶射して表面層を形成し、表面層（厚さ１００μｍ）／中間層（厚さ１００μｍ）／裏面層（厚さ０．３ｍｍ）からなる３層構造の隙間配置部材（サンプル）を作製した。
なお、裏面層を構成する銅（Ｃｕ）の線膨張率は１７×１０-6／Ｋであり、中間層を構成するＺｒＯ２の線膨張率は１１×１０-6／Ｋであり、表面層を構成するＡｌ２Ｏ３の線膨張率は７×１０-6／Ｋである。
＜実施例２＞
実施例１において、Ａｌ２Ｏ３に代えてＹ２Ｏ３を溶射して表面層を形成した以外は、実施例１と同様に、表面層（厚さ１００μｍ）／中間層（厚さ１００μｍ）／裏面層（厚さ０．３ｍｍ）からなる３層構造の隙間配置部材（サンプル）を作製した。
なお、表面層を構成するＹ２Ｏ３の線膨張率は７×１０-6／Ｋである。
実施例１において、Ａｌ２Ｏ３に代えてＹ２Ｏ３を溶射して表面層を形成した以外は、実施例１と同様に、表面層（厚さ１００μｍ）／中間層（厚さ１００μｍ）／裏面層（厚さ０．３ｍｍ）からなる３層構造の隙間配置部材（サンプル）を作製した。
なお、表面層を構成するＹ２Ｏ３の線膨張率は７×１０-6／Ｋである。
＜実施例３＞
実施例１において、ＺｒＯ２に代えてＭｇＯを溶射することにより中間層を形成し、さらに、Ａｌ２Ｏ３に代えてＺｒＯ２を溶射して表面層を形成した以外は、実施例１と同様に、表面層（厚さ１００μｍ）／中間層（厚さ１００μｍ）／裏面層（厚さ０．３ｍｍ）からなる３層構造の隙間配置部材（サンプル）を作製した。
なお、中間層を構成するＭｇＯの線膨張率は１３×１０-6／Ｋである。
実施例１において、ＺｒＯ２に代えてＭｇＯを溶射することにより中間層を形成し、さらに、Ａｌ２Ｏ３に代えてＺｒＯ２を溶射して表面層を形成した以外は、実施例１と同様に、表面層（厚さ１００μｍ）／中間層（厚さ１００μｍ）／裏面層（厚さ０．３ｍｍ）からなる３層構造の隙間配置部材（サンプル）を作製した。
なお、中間層を構成するＭｇＯの線膨張率は１３×１０-6／Ｋである。
＜実施例４＞
実施例２において、裏面層を構成する銅（Ｃｕ）に代えてニッケル（Ｎｉ）に変えた以外は、実施例２と同様に、表面層（厚さ１００μｍ）／中間層（厚さ１００μｍ）／裏面層（厚さ０．３ｍｍ）からなる３層構造の隙間配置部材（サンプル）を作製した。
なお、裏面層を構成するＮｉの線膨張率は１３×１０-6／Ｋである。
実施例２において、裏面層を構成する銅（Ｃｕ）に代えてニッケル（Ｎｉ）に変えた以外は、実施例２と同様に、表面層（厚さ１００μｍ）／中間層（厚さ１００μｍ）／裏面層（厚さ０．３ｍｍ）からなる３層構造の隙間配置部材（サンプル）を作製した。
なお、裏面層を構成するＮｉの線膨張率は１３×１０-6／Ｋである。
＜実施例５＞
実施例３において、裏面層を構成する銅（Ｃｕ）に代えてニッケル（Ｎｉ）に変えた以外は、実施例３と同様に、表面層（厚さ１００μｍ）／中間層（厚さ１００μｍ）／裏面層（厚さ０．３ｍｍ）からなる３層構造の隙間配置部材（サンプル）を作製した。
なお、裏面層を構成するＮｉの線膨張率は１３×１０-6／Ｋである。
実施例３において、裏面層を構成する銅（Ｃｕ）に代えてニッケル（Ｎｉ）に変えた以外は、実施例３と同様に、表面層（厚さ１００μｍ）／中間層（厚さ１００μｍ）／裏面層（厚さ０．３ｍｍ）からなる３層構造の隙間配置部材（サンプル）を作製した。
なお、裏面層を構成するＮｉの線膨張率は１３×１０-6／Ｋである。
＜実施例６＞
厚み０．３ｍｍ、縦×横が２００ｍｍ×２０ｍｍの上面視長方形状を呈するチタン板（裏面層）を用意し、このチタン板の表面にＡｌ２Ｏ３を溶射することにより中間層を形成し、さらに、ムライトを溶射して表面層を形成し、表面層（厚さ１００μｍ）／中間層（厚さ１００μｍ）／裏面層（厚さ０．３ｍｍ）からなる３層構造の隙間配置部材（サンプル）を作製した。
なお、裏面層を構成するチタン（Ｔｉ）の線膨張率は９×１０-6／Ｋであり、中間層を構成するＡｌ２Ｏ３の線膨張率は７×１０-6／Ｋであり、表面層を構成するムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）の線膨張率は５×１０-6／Ｋである。
厚み０．３ｍｍ、縦×横が２００ｍｍ×２０ｍｍの上面視長方形状を呈するチタン板（裏面層）を用意し、このチタン板の表面にＡｌ２Ｏ３を溶射することにより中間層を形成し、さらに、ムライトを溶射して表面層を形成し、表面層（厚さ１００μｍ）／中間層（厚さ１００μｍ）／裏面層（厚さ０．３ｍｍ）からなる３層構造の隙間配置部材（サンプル）を作製した。
なお、裏面層を構成するチタン（Ｔｉ）の線膨張率は９×１０-6／Ｋであり、中間層を構成するＡｌ２Ｏ３の線膨張率は７×１０-6／Ｋであり、表面層を構成するムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）の線膨張率は５×１０-6／Ｋである。
＜比較例１＞
実施例１において、中間層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様に、表面層（厚さ１００μｍ）／裏面層（厚さ０．３ｍｍ）からなる２層構造の隙間配置部材（サンプル）を作製した。
実施例１において、中間層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様に、表面層（厚さ１００μｍ）／裏面層（厚さ０．３ｍｍ）からなる２層構造の隙間配置部材（サンプル）を作製した。
＜剥がれ評価試験＞
ＪＩＳ Ｚ ０２３７：２００９に準拠して、実施例・比較例で得た隙間配置部材（サンプル）を、電気炉を用いて品温２００℃に達するまで加熱した後、２５℃まで冷却し、下記ピール試験を実施した。
ピール試験は、治具に隙間配置部材（サンプル）をセットし、粘着テープ（ニチバン株式会社製 セロテープ(登録商標) CT-18）をその表面に貼着し、９０°の角度で３００ｍｍ／ｍｉｎの速度で当該粘着テープを剥がした際の状態を、次の基準で評価した。
Ａ（very good）：剥離面積０％であった。
Ｂ（ good ）：剥離面積１０％未満であった。
Ｃ（ poor ）：剥離面積１０％以上であった。
ＪＩＳ Ｚ ０２３７：２００９に準拠して、実施例・比較例で得た隙間配置部材（サンプル）を、電気炉を用いて品温２００℃に達するまで加熱した後、２５℃まで冷却し、下記ピール試験を実施した。
ピール試験は、治具に隙間配置部材（サンプル）をセットし、粘着テープ（ニチバン株式会社製 セロテープ(登録商標) CT-18）をその表面に貼着し、９０°の角度で３００ｍｍ／ｍｉｎの速度で当該粘着テープを剥がした際の状態を、次の基準で評価した。
Ａ（very good）：剥離面積０％であった。
Ｂ（ good ）：剥離面積１０％未満であった。
Ｃ（ poor ）：剥離面積１０％以上であった。
上記実施例・比較例及びこれまで本発明者が行ってきた多くの試験結果から、中間層を構成する材料の線膨張率を、表面層を構成する材料の線膨張率と裏面層を構成する材料の線膨張率との間の範囲内となるように調整することにより、各層間の線膨張率差が小さくなり、加熱によって層間剥離を生じるのを防ぐことができることが分かった。
なお、特許文献２（WO2012/063524）の段落[００３９]〜[００４４]において、保護部材（本発明の隙間配置部材に相当）をターゲット部材（大きさ２１０ｍｍ×３５５ｍｍ、厚さ６ｍｍ、線膨張率５×１０-6／Ｋ）と基材（厚さ３０ｍｍ、線膨張率１７×１０-6／Ｋ）との間に介在させて、隣接するターゲット部材間の隙間において基材がスパッタリングされるのを防ぐことができることを確認している。本発明は、当該特許文献２（WO2012/063524）に開示された保護部材の改良を図ったものであるから、特許文献２（WO2012/063524）の段落[００３９]〜[００４４]に記載された試験内容及び試験結果を参照試験として本願明細書に援用するものである。
なお、特許文献２（WO2012/063524）の段落[００３９]〜[００４４]において、保護部材（本発明の隙間配置部材に相当）をターゲット部材（大きさ２１０ｍｍ×３５５ｍｍ、厚さ６ｍｍ、線膨張率５×１０-6／Ｋ）と基材（厚さ３０ｍｍ、線膨張率１７×１０-6／Ｋ）との間に介在させて、隣接するターゲット部材間の隙間において基材がスパッタリングされるのを防ぐことができることを確認している。本発明は、当該特許文献２（WO2012/063524）に開示された保護部材の改良を図ったものであるから、特許文献２（WO2012/063524）の段落[００３９]〜[００４４]に記載された試験内容及び試験結果を参照試験として本願明細書に援用するものである。
１ 隙間配置部材
１Ａ 表面層
１Ｂ 中間層
１Ｃ 裏面層
２ 基材
３ ターゲット部材
４ 隙間
５ 接合材
１Ａ 表面層
１Ｂ 中間層
１Ｃ 裏面層
２ 基材
３ ターゲット部材
４ 隙間
５ 接合材
Claims (8)
- スパッタリングターゲットの基材（単に「基材」と称する）の表面側に複数のターゲット部材を配置する際、隣り合うターゲット部材間の隙間に沿って、該ターゲット部材と基材との間に介在させる隙間配置部材であって、
厚さ方向に３層以上を積層してなる多層構造をなし、ターゲット部材側の層（「表面層」とも称する）と、基材側の層（「裏面層」とも称する）との間に中間層を備え、前記中間層を構成する材料の線膨張率が、前記表面層を構成する材料の線膨張率と、前記裏面層を構成する材料の線膨張率との間の範囲内であることを特徴とする、隙間配置部材。 - ターゲット部材から基材側に向かって、第１保護層（表面層）、第２保護層（中間層）及び第３保護層（裏面層）の順に積層してなり、各層を構成する材料の線膨張率は、第１保護層≦第２保護層≦第３保護層である、請求項１に記載の隙間配置部材。
- ターゲット部材から基材側に向かって、第１保護層（表面層）、第２保護層（中間層）及び第３保護層（裏面層）の順に積層してなり、各層を構成する材料の線膨張率は、第１保護層＜第２保護層＜第３保護層である、請求項１に記載の隙間配置部材。
- 前記裏面層の厚さが、前記表面層の厚さと同じか、若しくは、より大きいことを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の隙間配置部材。
- ターゲット部材から基材側に向かって、第１保護層（表面層）、第２保護層（中間層）及び第３保護層（裏面層）の順に積層してなり、各層の厚さは、第１保護層≦第２保護層≦第３保護層である、請求項１〜４の何れかに記載の隙間配置部材。
- 前記表面層の厚さは、ターゲット部材の厚さの０．２〜２０％である、請求項１〜５の何れかに記載の隙間配置部材。
- 前記表面層は、ターゲット部材を構成する金属材料、又は、セラミックス材料、又は、高分子材料、又は、これら２種類以上の複合材料からなり、
前記裏面層は、金属材料、又は、セラミックス材料、又は、これらの複合材料からなり、
前記中間層は、金属材料、又は、セラミックス材料、又は、高分子材料、又は、これら２種類以上の複合材料からなる、請求項１〜６の何れかに記載の隙間配置部材。 - 基材と、当該基材の表面側に配置された複数のターゲット部材と、請求項１〜７の何れかに記載の隙間配置部材と、を備えたスパッタリングターゲット。
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| JP2019200199 | 2019-11-01 | ||
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