JP7016432B2 - Sputtering target and manufacturing method of sputtering target - Google Patents
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Description
本発明は、スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲットの製造方法に関する。 The present invention relates to a sputtering target and a method for manufacturing the sputtering target.
薄型テレビの大画面化に伴い、フラットパネルディスプレイを製造するときに使用されるスパッタリングターゲットの大型化が進行している。これに伴い、大面積の酸化物ターゲットが出現している。特に、長く且つ円筒型の酸化物ターゲットが取り付けられる成膜装置が開発されている。長い円筒型の酸化物ターゲットを得るために、複数個の円筒型の酸化物焼結体を円筒型のバッキングチューブに接合する方法が提供されている。 With the increase in the screen size of flat-panel televisions, the size of the sputtering target used in manufacturing flat panel displays is increasing. Along with this, large-area oxide targets have emerged. In particular, a film forming apparatus to which a long and cylindrical oxide target can be attached has been developed. A method of joining a plurality of cylindrical oxide sintered bodies to a cylindrical backing tube is provided in order to obtain a long cylindrical oxide target.
しかし、複数個のターゲット部材でスパッタリングターゲットを構成した場合、ターゲット部材の熱膨張によって隣り合うターゲット部材同士が接触して、ターゲット部材が割れる場合がある。この接触による割れを防ぐために、隣り合うターゲット部材間には、間隙が設けられる場合がある(例えば、特許文献1参照)。 However, when the sputtering target is composed of a plurality of target members, the adjacent target members may come into contact with each other due to the thermal expansion of the target members, and the target members may be cracked. In order to prevent cracking due to this contact, a gap may be provided between adjacent target members (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、間隙からはパーティクルが発生したり、間隙に酸化物以外の成分が付着すると異常放電が発生したりして、成膜工程に悪影響をもたらす。特に、長い円筒型ターゲットを得るためには、複数の円筒型ターゲット部材を列状に配置する必要があり、その分、間隙の数が増加する。 However, particles are generated from the gaps, and abnormal discharge occurs when a component other than the oxide adheres to the gaps, which adversely affects the film forming process. In particular, in order to obtain a long cylindrical target, it is necessary to arrange a plurality of cylindrical target members in a row, and the number of gaps increases accordingly.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、長く、円筒型であっても、パーティクル、異常放電が抑制されるスパッタリングターゲット及びその製造方法を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a sputtering target in which particles and abnormal discharges are suppressed even if it is long and cylindrical, and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るスパッタリングターゲットは、筒状のバッキングチューブと、ターゲット本体と、接合材と、遮蔽部材とを具備する。
上記ターゲット本体は、上記バッキングチューブの外周面に沿うように並設され円弧状の断面を有する複数のターゲット部材を含む。上記複数のターゲット部材のそれぞれは、上記バッキングチューブの中心軸周りに離間するように配置される。上記中心軸周りに並ぶターゲット部材間に形成される間隙は、上記バッキングチューブの中心軸方向に延在する。
上記接合材は、上記バッキングチューブと上記ターゲット本体との間に設けられ、上記バッキングチューブと上記複数のターゲット部材のそれぞれとを接合する。
上記遮蔽部材は、上記接合材と上記ターゲット本体との間に設けられ、上記間隙を上記接合材の側から遮蔽する。In order to achieve the above object, the sputtering target according to one embodiment of the present invention includes a cylindrical backing tube, a target main body, a bonding material, and a shielding member.
The target body includes a plurality of target members arranged side by side along the outer peripheral surface of the backing tube and having an arcuate cross section. Each of the plurality of target members is arranged so as to be separated from each other around the central axis of the backing tube. The gap formed between the target members arranged around the central axis extends in the central axis direction of the backing tube.
The joining material is provided between the backing tube and the target main body, and joins the backing tube and each of the plurality of target members.
The shielding member is provided between the bonding material and the target main body, and shields the gap from the side of the bonding material.
このようなスパッタリングターゲットによれば、ターゲット本体は、円弧状の断面を有する複数のターゲット部材を含み、複数のターゲット部材のそれぞれは、バッキングチューブの中心軸周りに離間するように配置され、中心軸周りに並ぶターゲット部材間に形成される間隙がバッキングチューブの中心軸方向に延在する。これにより、スパッタリングターゲットが長く、円筒型であっても、間隙の容積増大が抑えられ、パーティクル、異常放電が抑制される。 According to such a sputtering target, the target body includes a plurality of target members having an arcuate cross section, and each of the plurality of target members is arranged so as to be separated from each other around the central axis of the backing tube. The gap formed between the surrounding target members extends in the direction of the central axis of the backing tube. As a result, even if the sputtering target is long and cylindrical, the increase in the volume of the gap is suppressed, and particles and abnormal discharge are suppressed.
上記スパッタリングターゲットにおいては、上記ターゲット本体は、一組のターゲット部材によって上記バッキングチューブを囲む。上記一組のターゲット部材を上記バッキングチューブの上記中心軸方向と直交する方向に切断した場合、上記一組のターゲット部材間に形成される一対の上記間隙間に上記バッキングチューブの中心軸が位置してもよい。 In the sputtering target, the target body surrounds the backing tube with a set of target members. When the set of target members is cut in a direction orthogonal to the central axis direction of the backing tube, the central axis of the backing tube is located between the pair of gaps formed between the set of target members. You may.
このようなスパッタリングターゲットによれば、一組のターゲット部材間に形成される一対の間隙間にバッキングチューブの中心軸が位置するので、スパッタリングターゲットが長く、円筒型であっても、間隙の容積増大が抑えられ、パーティクル、異常放電が抑制される。 According to such a sputtering target, since the central axis of the backing tube is located in the pair of gaps formed between the set of target members, the volume of the gap is increased even if the sputtering target is long and cylindrical. Is suppressed, and particles and abnormal discharge are suppressed.
上記スパッタリングターゲットにおいては、上記ターゲット本体は、上記バッキングチューブの上記中心軸方向に列状となって複数並設されてもよい。 In the sputtering target, a plurality of target bodies may be arranged side by side in a row in the central axis direction of the backing tube.
このようなスパッタリングターゲットによれば、スパッタリングターゲットがより長尺に形成される。 According to such a sputtering target, the sputtering target is formed to be longer.
上記スパッタリングターゲットにおいては、上記複数のターゲット部材のそれぞれは、酸化物の焼結体によって構成されてもよい。 In the sputtering target, each of the plurality of target members may be composed of an oxide sintered body.
このようなスパッタリングターゲットによれば、複数のターゲット部材のそれぞれが酸化物の焼結体によって構成されても、スパッタリングターゲットのパーティクル、異常放電が抑制される。 According to such a sputtering target, even if each of the plurality of target members is composed of an oxide sintered body, particles and abnormal discharge of the sputtering target are suppressed.
上記スパッタリングターゲットにおいては、上記焼結体は、In、Ga、及びZnを有してもよい。 In the sputtering target, the sintered body may have In, Ga, and Zn.
このようなスパッタリングターゲットによれば、焼結体がIn、Ga、及びZnを有するので、安定した酸化物半導体膜が形成される。 According to such a sputtering target, since the sintered body has In, Ga, and Zn, a stable oxide semiconductor film is formed.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法では、中心軸を周回する外周面が上記バッキングチューブの外周面と同じ曲率で構成され、上記外周面から外側に突出する凸部を有する円柱状の芯棒であって、筒状の型によって上記外周面が囲まれたときに、上記外周面と上記型とによって形成される空間が上記凸部によって上記中心軸の周りに複数の空間部に画定される上記芯棒が準備される。
上記芯棒と上記型とによって上記複数の空間部が形成される。
上記複数の空間部のそれぞれに粉体が充填される。
上記粉体に上記型を介して等方的に圧力をかけることによって上記粉体による成形体が形成される。
上記成形体を加熱することにより、上記粉体が焼結した焼結体が形成される。In order to achieve the above object, in the method for manufacturing a sputtering target according to one embodiment of the present invention, the outer peripheral surface orbiting the central axis is configured to have the same curvature as the outer peripheral surface of the backing tube, and protrudes outward from the outer peripheral surface. A columnar core rod having a convex portion, and when the outer peripheral surface is surrounded by a tubular mold, the space formed by the outer peripheral surface and the mold is formed around the central axis by the convex portion. The core rod defined in a plurality of spaces is prepared.
The plurality of spaces are formed by the core rod and the mold.
Powder is filled in each of the plurality of spaces.
By applying isotropic pressure to the powder through the mold, a molded product made of the powder is formed.
By heating the molded body, a sintered body in which the powder is sintered is formed.
このようなスパッタリングターゲットの製造方法によれば、スパッタリングターゲットが長く、円筒型であっても、間隙の容積増大が抑えられ、パーティクル、異常放電が抑制されたスパッタリングターゲットが確実に製造される。 According to such a method for manufacturing a sputtering target, even if the sputtering target is long and cylindrical, the increase in the volume of the gap is suppressed, and the sputtering target in which particles and abnormal discharge are suppressed can be reliably manufactured.
上記スパッタリングターゲットの製造方法においては、上記空間を上記凸部によって上記中心軸の周りに並ぶ一対の空間部が画定されてもよい。 In the method for manufacturing a sputtering target, a pair of space portions in which the space is arranged around the central axis may be defined by the convex portion.
このようなスパッタリングターゲットの製造方法によれば、上記空間が凸部によって中心軸の周りに並ぶ一対の空間部が画定されるので、スパッタリングターゲットが長く、円筒型であっても、間隙の容積増大が抑えられ、パーティクル、異常放電が抑制されたスパッタリングターゲットが確実に製造される。 According to such a method for manufacturing a sputtering target, a pair of space portions in which the above spaces are arranged around the central axis are defined by the convex portions, so that even if the sputtering target is long and cylindrical, the volume of the gap is increased. Sputtering target with suppressed particles and abnormal discharge is surely manufactured.
上記スパッタリングターゲットの製造方法においては、上記一対の空間部に充填されて形成された上記成形体の長手方向が上記成形体を支持する支持台の支持面に対して平行になるように上記支持台に上記成形体が載置され、
上記成形体が上記芯棒の上記外周面に当接した当接面と上記支持台との間に上記成形体と同じ成分で構成された支持冶具を介在させ、
上記支持冶具によって上記当接面を支持しながら上記成形体が焼成されてもよい。In the method for manufacturing a sputtering target, the support base is formed so that the longitudinal direction of the molded body formed by filling the pair of spaces is parallel to the support surface of the support base that supports the molded body. The above-mentioned molded product is placed on the
A support jig composed of the same components as the molded body is interposed between the contact surface where the molded body is in contact with the outer peripheral surface of the core rod and the support base.
The molded product may be fired while supporting the contact surface with the support jig.
このようなスパッタリングターゲットの製造方法によれば、成形体と同じ成分で構成された支持冶具によって成形体が支持されながら成形体が焼成されるので、円筒型であっても、間隙の容積増大が抑えられ、パーティクル、異常放電が抑制されたスパッタリングターゲットが確実に製造される。 According to such a method for manufacturing a sputtering target, the molded body is fired while the molded body is supported by a support jig composed of the same components as the molded body, so that the volume of the gap increases even if the molded body is cylindrical. A sputtering target that is suppressed, particles, and abnormal discharge are suppressed is surely manufactured.
以上述べたように、本発明によれば、長く、円筒型であっても、パーティクル、異常放電が抑制されるスパッタリングターゲット及びその製造方法が提供される。 As described above, according to the present invention, there is provided a sputtering target in which particles, abnormal discharges are suppressed, and a method for producing the same, even if the particles are long and cylindrical.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、XYZ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. XYZ axis coordinates may be introduced in each drawing. Further, the same member or a member having the same function may be designated by the same reference numeral, and the description may be omitted as appropriate after the description of the member.
図1(a)は、本実施形態に係るスパッタリングターゲットの模式的斜視図である。図1(b)は、本実施形態に係るスパッタリングターゲットの模式的断面図である。図1(b)には、図1(a)のX-Y軸平面における断面が示されている。 FIG. 1A is a schematic perspective view of a sputtering target according to the present embodiment. FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the sputtering target according to the present embodiment. FIG. 1 (b) shows a cross section in the XY axis plane of FIG. 1 (a).
図1(a)、(b)に示すスパッタリングターゲット1は、スパッタリング成膜に用いられる円筒状のターゲットアセンブリである。スパッタリングターゲット1は、バッキングチューブ10と、ターゲット本体20と、接合材30と、遮蔽部材40とを具備する。
The
バッキングチューブ10は、筒状体であり、その内部が中空状になっている。バッキングチューブ10は、一軸方向(例えば、中心軸10cの方向)に延在する。中心軸10cの方向は、バッキングチューブ10の長手方向である。また、バッキングチューブ10は、スパッタリングターゲット1の基材であることから、中心軸10cは、スパッタリングターゲット1の中心軸でもある。
The
バッキングチューブ10は、中心軸10cの周りを周回する外周面101と、外周面101とは反対側に位置し、中心軸10cの周りを周回する内周面102とを有する。バッキングチューブ10を中心軸10cと直交する平面(例えば、X-Y軸平面)で切断した場合、その形状は、例えば、環状になっている。
The
バッキングチューブ10の材料は、熱伝導性に優れた材料を有し、例えば、チタン(Ti)、銅(Cu)等である。バッキングチューブ10の内部には、適宜、冷媒が流通する流路が形成されてもよい。
The material of the
ターゲット本体20は、バッキングチューブ10の外周面101を囲む。ターゲット本体20は、バッキングチューブ10に対して同心状に配置される。ターゲット本体20は、複数のターゲット部材を有する。例えば、図1(a)、(b)の例では、ターゲット本体20は、一組のターゲット部材20A、20Bを有している。
The
ターゲット部材20A、20Bのそれぞれは、バッキングチューブ10を囲む。例えば、ターゲット部材20A、20Bは、バッキングチューブ10の外周面101に沿うように並設される。ターゲット部材20A、20BのそれぞれをX-Y軸平面で切断した場合、その形状は、例えば、円弧状になっている。例えば、X-Y軸平面におけるターゲット部材20A、20Bのそれぞれの断面形状は、同じ形状をしている。また、Z軸方向におけるターゲット部材20A、20Bのそれぞれの長さは、同じである。
Each of the
ターゲット部材20A、20Bのそれぞれは、互いに接触することなく、バッキングチューブ10の中心軸10cの周りに離間するように配置される。例えば、ターゲット部材20A、20Bは、バッキングチューブ10の中心軸10cの周りに並設される。換言すれば、ターゲット本体20は、中心軸10cに対し直交する方向で分割された分割構造を有する。これにより、ターゲット部材20Aとターゲット部材20Bとの間には、間隙(分割部)201が形成される。
Each of the
例えば、ターゲット部材20A、20Bを中心軸10cの方向と直交する方向に切断した場合、ターゲット部材20A、20Bのそれぞれの間には、一対の間隙201が形成される。一対の間隙201のそれぞれは、互いに平行となってバッキングチューブ10の中心軸10cの方向に延在する。また、一対の間隙201の間には、バッキングチューブ10の中心軸10cが位置する。例えば、X-Y軸平面において、一対の間隙201と中心軸10cとは、直列状に並んでいる。
For example, when the
間隙201の幅については、特に限定されず、例えば、ターゲット部材20A、20Bの熱膨張によって、それぞれが互いに接触しない程度に設定される。
The width of the
ターゲット部材20A、20Bは、同一材料で構成され、例えば、酸化物の焼結体によって構成されている。一例として、焼結体は、In及びZnを有する。例えば、焼結体は、In-Ga-Zn-O(IGZO)からなる。例えば、焼結体は、In-Ti-Zn-Sn-O(ITZTO)焼結体、In-Ti-Zn-Sn-O(IGTO)焼結体等でもよい。
The
接合材30は、バッキングチューブ10とターゲット本体20との間に介設されている。接合材30は、バッキングチューブ10とターゲット本体20とに密に接している。接合材30は、バッキングチューブ10と複数のターゲット部材20A、20Bのそれぞれとを接合する。接合材30は、例えば、インジウム(In)、錫(Sn)、ハンダ材等を有する。
The joining
遮蔽部材40は、接合材30とターゲット本体20との間に設けられる。遮蔽部材40は、間隙201と接合材30との間に位置する。遮蔽部材40は、間隙201を接合材30の側から遮蔽する。これにより、接合材30の間隙201への漏れが抑制され、間隙201に接合材30が侵入しにくくなる。また、スパッタリング時に間隙201がプラズマに晒されたとしても、遮蔽部材40により接合材30がプラズマから遮蔽される。これにより、スパッタリング時には、接合材30の成分(例えば、In)がターゲット本体20の成分と混ざりにくくなる。
The shielding
遮蔽部材40の具体的な構成を以下に説明する。図2(a)、(b)は、遮蔽部材の断面構造を示す模式的断面図である。
The specific configuration of the shielding
遮蔽部材40は、図2(a)に示す遮蔽部材40Aであってもよく、図2(b)に示す遮蔽部材40Bであってもよい。
The shielding
図2(a)に示す遮蔽部材40Aは、粘着性を有する粘着シート401と、プラズマ耐性を有する樹脂シート402とを有する。樹脂シート402は、ターゲット部材20A、20Bと粘着シート401との間に設けられる。樹脂シート402は、遮蔽部材40Aの遮蔽基材である。粘着シート401は、遮蔽部材40Aの貼付材である。
The shielding
樹脂シート402は、間隙201を跨ぎ、その一部が間隙201に露出される。樹脂シート402は、粘着シート401によってターゲット部材20A、20Bのそれぞれに接合材30の側から貼付される。粘着シート401及び樹脂シート402のそれぞれの材料は、例えば、ポリイミド、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等を含む。
The
図2(b)に示す遮蔽部材40Bは、粘着シート401と、金属シート403と、酸化物層404とを有する。遮蔽部材40Bは、接合材30からターゲット部材20A、20Bに向かって、粘着シート401/金属シート403/酸化物層404の順に並ぶ積層構造を有する。遮蔽部材40Bにおいては、金属シート403が粘着シート401と酸化物層404とを接合し、それぞれの応力を緩和する中間層として機能し、酸化物層404が遮蔽基材として機能する。
The shielding
酸化物層404は、間隙201を跨ぎ、その一部が間隙201に露出される。さらに、酸化物層404は、金属シート403を介して粘着シート401によりターゲット部材20A、20Bのそれぞれに接合材30の側から貼付される。
The
金属シート403は、例えば、チタン(Ti)を含む。酸化物層404は、ターゲット部材20A、20Bと同じ材料で構成されている。これにより、スパッタリング時に、遮蔽部材40Bがプラズマに晒されたとしても、ターゲット本体20の成分以外の成分が被膜に混在しにくくなる。
The
スパッタリングターゲット1の製造方法について説明する。
A method for manufacturing the
図3は、スパッタリングターゲットの製造方法で用いられる製造冶具を示す模式的斜視図である。 FIG. 3 is a schematic perspective view showing a manufacturing jig used in a method for manufacturing a sputtering target.
まず、図3に示す円柱状の芯棒5が準備される。芯棒5は、中心軸5cの方向に延在し、中心軸5cの方向が芯棒5の長手方向となる。芯棒5においては、外周面51が中心軸5cを周回し、外周面51がバッキングチューブ10の外周面101と同じ曲率で構成されている。さらに、芯棒5には、外周面51に外周面51から外側に突出する凸部52が設けられている。例えば、凸部52は、外周面51に複数設けられる。例えば、図3の例では、中心軸5cの周りに、180度の間隔で、一対の凸部52が設けられている。
First, the
図4(a)、(b)は、スパッタリングターゲットの製造方法で用いられる別の製造冶具を示す模式的断面図である。図4(a)、(b)には、製造冶具のX-Y軸断面が示されている。 4 (a) and 4 (b) are schematic cross-sectional views showing another manufacturing jig used in a method for manufacturing a sputtering target. 4 (a) and 4 (b) show the XY-axis cross sections of the manufacturing jig.
次に、図4(a)に示すように、筒状の型6が準備される。型6は、中心軸5cの方向に延在し、その両端の少なくとも一方が閉塞されている。芯棒5が筒状の型6によって囲まれると、芯棒5と型6との間に複数の空間部53が形成される。例えば、型6によって芯棒5の外周面51が囲まれると、一対の凸部52が型6の内壁6wに当接する。これにより、外周面51と型6との間の空間は、複数の空間部53に画定される。
Next, as shown in FIG. 4A, a
例えば、図4(a)の例では、一対の凸部52によって外周面51と型6との間の空間が中心軸5cの周りに一対の空間部53に画定される。一対の空間部53は、中心軸5cの周りに並ぶ。
For example, in the example of FIG. 4A, the space between the outer
次に、図4(b)に示すように、複数の空間部53のそれぞれに、ターゲット本体20の原料である粉体21が充填される。続いて、冷間等方加圧(CIP:Cold Isostatic Pressing)等の手法により、型6の外側から粉体21に等方的に圧力がかけられる(矢印参照)。
Next, as shown in FIG. 4B, each of the plurality of
図5(a)は、ターゲット本体の前駆体である成形体を示す模式的斜視図である。図5(b)は、成形体を焼結するときの様子を示す模式的斜視図である。 FIG. 5A is a schematic perspective view showing a molded product that is a precursor of the target body. FIG. 5B is a schematic perspective view showing a state when the molded product is sintered.
型6を介して粉体21に等方的に圧力がかけられることにより、図5(a)に示すように、粉体21による一対の成形体22が形成される。
By isotropically applying pressure to the
次に、図5(b)に示すように、成形体22を支持する支持台70が準備される。続いて、成形体22の長手方向が支持台70の支持面71に対して平行になるように成形体22が支持台70に載置される。
Next, as shown in FIG. 5B, a
次に、芯棒5の外周面51に当接した成形体22の当接面(内壁)22wと、支持台70との間に、成形体22と同じ成分で構成された支持冶具72を介在させる。支持冶具72は、ブロック状であり、少なくとも1つ準備される。続いて、支持冶具72によって当接面22wが支持されながら、成形体22が加熱される。これにより、粉体21が焼成した焼結体、すなわち、ターゲット部材20A、20Bが形成される。ここで、支持冶具72は、成形体22と同じ成分で構成されているため、焼結体に支持冶具72から異物が混入することはない。
Next, a
図6は、ターゲット本体とバッキングチューブとの間に接合材を充填する様子を示す模式図である。 FIG. 6 is a schematic view showing how the bonding material is filled between the target body and the backing tube.
次に、バッキングチューブ10が立てかけられた状態で、バッキングチューブ10の周りにターゲット部材20A、20Bが配置される。続いて、バッキングチューブ10の下方から、バッキングチューブ10と、ターゲット部材20A、20Bとの間に溶融した接合材30が充填される(例えば、160℃、In)。接合材30の充填では、圧力(重力)差を利用した充填、圧入等が利用される。この際、間隙201は、遮蔽部材40で遮蔽されているため、接合材30が間隙201に漏れにくくなっている。
Next, the
この後、接合材30がバッキングチューブ10とターゲット部材20A、20Bとの間で固化し、バッキングチューブ10と、ターゲット部材20A、20Bとが接合材30によって接合される。この後、必要に応じて、ターゲット部材20A、20Bの表面粗さを調える仕上げ加工が施される。
After that, the joining
スパッタリングターゲット1を用いた場合の効果の一例について説明する。
An example of the effect when the
非分割構造の円筒型の酸化物ターゲットにおいては、その成形体が焼成されるときに、成形体が高温環境下に置かれるため、成形体の軟化、収縮等によって成形体に歪みが発生する場合がある。このため、非分割構造の円筒型の酸化物ターゲットを作製するときは、円筒型の成形体を立てた状態で焼成する手法が採用されることがある。 In a cylindrical oxide target having a non-divided structure, when the molded body is fired, the molded body is placed in a high temperature environment, so that the molded body is distorted due to softening, shrinkage, etc. of the molded body. There is. Therefore, when producing a cylindrical oxide target having a non-divided structure, a method of firing the cylindrical molded body in an upright state may be adopted.
しかし、成形体を立てた状態で焼成する場合、形成される焼結体(ターゲット部材)の長さが焼成炉の高さによって制限される。従って、1m以上の長さの焼結体を得るためには、縦長の新たな焼成炉を新規導入しなければならず、コスト的な問題を招来する。また、立てた状態で成形体の焼成を行うと、焼結体が歪んだり、倒壊したりする可能性が高くなる。このため、非分割構造の円筒型の酸化物ターゲットでは、歩留りが低下する。 However, when the molded body is fired in an upright state, the length of the sintered body (target member) to be formed is limited by the height of the firing furnace. Therefore, in order to obtain a sintered body having a length of 1 m or more, a new vertically long firing furnace must be newly introduced, which causes a cost problem. Further, if the molded body is fired in an upright state, there is a high possibility that the sintered body will be distorted or collapsed. For this reason, the yield is lowered in the cylindrical oxide target having a non-divided structure.
これに対して本実施形態では、成形体22を半円筒状にしている。これにより、成形体22の焼成時には、成形体22を横置きにすることができ、成形体22に歪みが発生しにくく、成形体22の倒壊が起きにくくなっている。この結果、酸化物ターゲットの歩留りが大きく向上する。また、成形体22を横置きにすることで、長尺のターゲット部材が得られ、さらには、焼成炉の高さの制限を受けないことから焼成炉を新規導入する必要がなくなる。これにより、低コスト化が実現する。特に、本実施形態の手法は、酸化物半導体材料であるIGZO(インジウム-ガリウム-亜鉛-酸化物)等のスパッタリングターゲッットを形成するときに有効である。
On the other hand, in the present embodiment, the molded
また、長尺のスパッタリングターゲットの中心軸と直交する方向に、間隙が幾重にも形成されると、スパッタリング時にプラズマに晒される間隙の容積が必然的に大きくなる。このため、間隙を介して接合材の成分またはバッキングチューブの成分が被膜に混入する可能性がある。このような不純物の混入は、被膜の品質低下を将来したり、被膜の特性がばらついたりする。 Further, if multiple gaps are formed in the direction orthogonal to the central axis of the long sputtering target, the volume of the gaps exposed to plasma during sputtering inevitably increases. Therefore, the component of the bonding material or the component of the backing tube may be mixed into the coating film through the gap. Mixing such impurities may cause deterioration of the quality of the coating in the future or may cause the characteristics of the coating to vary.
これに対して本実施形態では、スパッタリングターゲット1の長手方向に間隙201が形成されるために、プラズマに晒される間隙の容積が減少する。特に、一対の半円筒型のターゲット部材20A、20Bをバッキングチューブ10の周りに配置することで、プラズマに晒される間隙の容積が大きく減少する。これにより、被膜には不純物の混入しにくくなり、高品質な被膜が形成され得る。さらに、被膜の特性がばらつきにくくなる。
On the other hand, in the present embodiment, since the
さらに、間隙201は、接合材30の側から遮蔽部材40によって遮蔽されているため、間隙201への接合材30の漏れ、接合材30へのプラズマ照射が確実に抑制される。
Further, since the
(変形例1) (Modification 1)
図7は、本実施形態の変形例1に係るスパッタリングターゲットの模式的斜視図である。 FIG. 7 is a schematic perspective view of the sputtering target according to the first modification of the present embodiment.
スパッタリングターゲット2においては、ターゲット本体20がバッキングチューブ10の中心軸10cの方向に列状となって複数並設されている。複数のターゲット本体20のそれぞれは、中心軸10cの方向に互いに離間して配置される。複数のターゲット本体20を有するスパッタリングターゲット2の中心軸10cの方向における長さは、2000mm以上である。
In the
中心軸10cの方向に隣り合うターゲット本体20の間隙202は、間隙201よりも狭めてもよい。これにより、ターゲット本体20を中心軸10cの方向に複数重ねたとしても、間隙の容積は過大とならない。
The
このような構成によれば、上述した効果に加え、スパッタリングターゲットの中心軸10cの方向における長さを簡便に長くすることができる。
According to such a configuration, in addition to the above-mentioned effect, the length of the sputtering target in the direction of the
(変形例2) (Modification 2)
図8(a)、(b)は、本実施形態の変形例2に係るスパッタリングターゲットの模式的断面図である。 8 (a) and 8 (b) are schematic cross-sectional views of the sputtering target according to the second modification of the present embodiment.
ターゲット本体20においては、間隙201に連通する凹部203がターゲット本体20の内側に設けられてもよい。凹部203は、バッキングチューブ10の側に形成される。凹部203には、遮蔽部材40A(図8(a))または、遮蔽部材40B(図8(b))が収容される。
In the target
このような構成であれば、遮蔽部材40A(または、遮蔽部材40B)とバッキングチューブ10との間の空間が確実に確保される。これにより、溶融した接合材30が遮蔽部材40A(または、遮蔽部材40B)によって負荷を受けることなく、バッキングチューブ10とターゲット本体20との間により満遍なく行き渡る。
With such a configuration, the space between the shielding
図9は、ターゲット本体とバッキングチューブとの間に接合材を充填する別の様子を示す模式図である。 FIG. 9 is a schematic view showing another state of filling the bonding material between the target main body and the backing tube.
例えば、バッキングチューブ10及びターゲット本体20を横置きにした状態で、下方から接合材30をバッキングチューブ10とターゲット本体20との間に接合材30を注入する場合には、溶融した接合材30が遮蔽部材40A(または、遮蔽部材40B)によって負荷を受けることなく、バッキングチューブ10とターゲット本体20との間により満遍なく行き渡ることになる。
For example, when the
[ターゲット部材] [Target member]
(実施例) (Example)
原料として、一次粒子の平均粒径が1.1μmであるIn2O3粉と、一次粒子の平均粒径が0.5μmであるZnO粉と、一次粒子の平均粒径が1.3μmであるGa2O3を酸化物のモル比で1:2:1となるように秤量した。これらの原料粉末を湿式ボールミルで粉砕・混合した。粉砕メディアとしてφ5mmのジルコニアボールを使用した。粉砕混合したスラリーをスプレードライヤで乾燥造粒し、造粒粉を得た。As raw materials, In 2O 3 powder having an average particle size of primary particles of 1.1 μm, ZnO powder having an average particle size of primary particles of 0.5 μm, and an average particle size of primary particles of 1.3 μm. Ga 2 O 3 was weighed so that the molar ratio of oxides was 1: 2: 1. These raw material powders were pulverized and mixed with a wet ball mill. A zirconia ball having a diameter of 5 mm was used as the pulverizing medium. The pulverized and mixed slurry was dried and granulated with a spray dryer to obtain granulated powder.
金属製の芯棒5が内部に設置されたポリウレタン製の型6に造粒粉を充填して、造粒粉を密封後、98MPaの圧力でCIP成形を行った。これにより、2つの半円筒状の成形体(被焼成体)22を得た。同時に、支持治具72を成形した。支持治具72の寸法は、幅40mm×高さ77mmである。
The
成形体22を脱脂炉に横向きに静置して600℃で脱脂を行った。脱脂処理が終了した後、成形体22をアルミナ製の支持台70上に横向きに静置し、支持台70上で列状に並べた3個の支持治具72で成形体22を支持した。成形体22のサンプル数としては、10回の成形を行うことで、計20個(1回の成形で2個)の成形体22を作製した。
The molded
成形体22それぞれを焼成炉内で最高温度1500℃、10時間の加熱処理を行い、長さ1050mmの半円筒型のターゲット部材20A、20Bを得た。焼成後の20個のターゲット部材の内径の歪みの平均は、1.1mmであった。
Each of the molded
(比較例1) (Comparative Example 1)
実施例と同条件で製作した造粒粉を凸部52が設けられていない丸棒状の金属製の芯棒と型6との間に充填した。造粒粉を密封後、98MPaの圧力でCIP成形を行い、間隙201のない円筒状の成形体を得た。得られた成形体(被焼成体)を立てた状態で脱脂炉内で600℃で脱脂を行った。成形体のサンプル数としては、10回の成形を行うことで、計10個(1回の成形で1個)の成形体を作製した。
The granulated powder produced under the same conditions as in the examples was filled between the round bar-shaped metal core rod having no
脱脂処理が終了した成形体は、支持台70の上に立てた状態で静置し、焼成炉内で最高温度1500℃、10時間の焼成を行った。これにより、長さ350mmの円筒型のターゲット部材が得られた。
The molded product after the degreasing treatment was left standing on a
10個のターゲット部材の内径の歪みの平均は、2mmとなり、実施例よりも大きくなった。この要因の1つとして、焼成時の収縮が支持台70と接触していた端面の滑りが支持台70との摩擦抵抗によって阻害されたため、上側の端面との内径の差が大きくなったと考えられる。
The average strain of the inner diameters of the 10 target members was 2 mm, which was larger than that of the examples. It is considered that one of the factors is that the shrinkage during firing was hindered by the frictional resistance of the end face that was in contact with the
(比較例2) (Comparative Example 2)
実施例と同条件で製作した造粒粉を比較例1と同条件でCIP成形、脱脂を行って円筒状の成形体を得た。脱脂処理が終了した成形体を支持台70上で横向きに静置し、焼成炉内で最高温度1500℃、10時間の焼成を行い、長さ1050mmの円筒型のターゲット部材を得た。成形体のサンプル数としては、10回の成形を行うことで、計10個(1回の成形で1個)の成形体を作製した。
The granulated powder produced under the same conditions as in the examples was CIP molded and degreased under the same conditions as in Comparative Example 1 to obtain a cylindrical molded body. The molded product after the degreasing treatment was placed sideways on the
10個のターゲット部材の中、4本のターゲット部材に割れが発生した。割れのない残り6個のターゲット部材の内径の歪みの平均は10mmとなり、比較例1よりも大きくなった。この要因の1つとして、横向きの静置では、焼成時の収縮の際に自重によって歪みが大きくなることが考えられる。 Of the 10 target members, 4 target members were cracked. The average strain of the inner diameters of the remaining six target members without cracks was 10 mm, which was larger than that of Comparative Example 1. As one of the factors, it is considered that in the case of standing sideways, the strain becomes large due to its own weight during the shrinkage during firing.
実施例、比較例1、2でCIP成形した成形体の本数と、その中で割れが生じなかったターゲット部材の個数及び内径の歪みを表1にまとめた。 Table 1 summarizes the number of CIP-molded compacts in Examples 1 and 2, the number of target members that did not crack, and the distortion of the inner diameter.
[スパッタリングターゲット] [Sputtering target]
実施例で得られた半円筒型のターゲット部材20A、20Bを内径135mm、外径147mm、長さ1000mmになるように機械加工を行い、一組のターゲット部材20A、20Bを準備した。また、厚さ0.2mmのTi製の金属シート403にプラズマ溶射によって酸化物層404(IGZO層)を積層させた幅5mmの遮蔽部材40を製作した。
The
一組のターゲット部材20A、20Bを円筒状になるように対向させ、間隙201に内側から遮蔽部材40を貼付した。続けて、円筒状のターゲット部材20A、20B(ターゲット本体20)の内部にバッキングチューブ10を配置した。なお、バッキングチューブ10の内周面102には、超音波発信機を搭載したコテで超音波振動を与えながらInの擦り込むみをする前処理を行った。
A set of
ターゲット本体20と、バッキングチューブ10とが同心円状になるように位置あわせを行った後、溶融したInの接合材30をターゲット本体20と、バッキングチューブ10との間に注入した。この後、接合材30を冷却して固化させた。
After aligning the target
得られたスパッタリングターゲット1の間隙201の幅は0.3mmであった。間隙201をマイクロスコープで観察した結果、接合材30の漏れは観測されなかった。
The width of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made. Each embodiment is not limited to an independent form, and can be combined as technically as possible.
1、2…スパッタリングターゲット
5…芯棒
5c…中心軸
51…外周面
52…凸部
53…空間部
6…型
6w…内壁
10…バッキングチューブ
10c…中心軸
101…外周面
102…内周面
20…ターゲット本体
20A、20B…ターゲット部材
201、202…間隙
21…粉体
22…成形体
22w…当接面
30…接合材
40、40A、40B…遮蔽部材
401…粘着シート
402…樹脂シート
403…金属シート
404…酸化物層
70…支持台
71…支持面
72…支持冶具1, 2 ... Sputtering
Claims (8)
前記バッキングチューブの外周面に沿うように並設され円弧状の断面を有する複数のターゲット部材を含み、前記複数のターゲット部材のそれぞれが前記バッキングチューブの中心軸周りに離間するように配置され、前記中心軸周りに並ぶターゲット部材間に形成される間隙が前記バッキングチューブの中心軸方向に延在するターゲット本体と、
前記バッキングチューブと前記ターゲット本体との間に設けられ、前記バッキングチューブと前記複数のターゲット部材のそれぞれとを接合する接合材と、
前記接合材と前記ターゲット本体との間に設けられ、前記間隙を前記接合材の側から遮蔽する遮蔽部材と
を具備するスパッタリングターゲット。 With a tubular backing tube,
A plurality of target members arranged side by side along the outer peripheral surface of the backing tube and having an arcuate cross section are included, and each of the plurality of target members is arranged so as to be separated from each other around the central axis of the backing tube. A target body in which a gap formed between target members arranged around the central axis extends in the central axis direction of the backing tube, and a target body.
A bonding material provided between the backing tube and the target body and for joining the backing tube and each of the plurality of target members.
A sputtering target provided between the bonding material and the target main body and provided with a shielding member that shields the gap from the side of the bonding material.
前記ターゲット本体は、一組のターゲット部材によって前記バッキングチューブを囲み、
前記一組のターゲット部材を前記バッキングチューブの前記中心軸方向と直交する方向に切断した場合、前記一組のターゲット部材間に形成される一対の前記間隙間に前記バッキングチューブの中心軸が位置する
スパッタリングターゲット。 In the sputtering target according to claim 1,
The target body surrounds the backing tube with a set of target members.
When the set of target members is cut in a direction orthogonal to the central axis direction of the backing tube, the central axis of the backing tube is located between the pair of gaps formed between the set of target members. Sputtering target.
前記ターゲット本体は、前記バッキングチューブの前記中心軸方向に列状となって複数並設されている
スパッタリングターゲット。 In the sputtering target according to claim 1 or 2.
The target main body is a sputtering target in which a plurality of target bodies are arranged side by side in a row in the central axis direction of the backing tube.
前記複数のターゲット部材のそれぞれは、酸化物の焼結体によって構成されている
スパッタリングターゲット。 In the sputtering target according to any one of claims 1 to 3.
Each of the plurality of target members is a sputtering target composed of a sintered body of an oxide.
前記焼結体は、In、Ga、及びZnを有する
スパッタリングターゲット。 In the sputtering target according to claim 4,
The sintered body is a sputtering target having In, Ga, and Zn.
中心軸を周回する外周面が前記バッキングチューブの外周面と同じ曲率で構成され、前記外周面から外側に突出する凸部を有する円柱状の芯棒であって、筒状の型によって前記外周面が囲まれたときに、前記外周面と前記型とによって形成される空間が前記凸部によって前記中心軸の周りに複数の空間部に画定される前記芯棒を準備し、
前記芯棒と前記型とによって前記複数の空間部を形成し、
前記複数の空間部のそれぞれに粉体を充填し、
前記粉体に前記型を介して等方的に圧力をかけることによって前記粉体による成形体を形成し、
前記成形体を加熱することにより、前記粉体が焼結した焼結体を形成する
スパッタリングターゲットの製造方法。 A sputtering target having a tubular backing tube, a target body surrounding the backing tube, and a bonding material interposed between the backing tube and the target body and joining the backing tube and the target body. It ’s a manufacturing method,
A columnar core rod having an outer peripheral surface orbiting the central axis having the same curvature as the outer peripheral surface of the backing tube and having a convex portion protruding outward from the outer peripheral surface, and the outer peripheral surface is formed by a tubular mold. The core rod is prepared so that the space formed by the outer peripheral surface and the mold is defined by the convex portion in a plurality of space portions around the central axis when the outer peripheral surface and the mold are surrounded.
The plurality of spaces are formed by the core rod and the mold, and the plurality of spaces are formed.
Powder is filled in each of the plurality of spaces, and the powder is filled.
By applying isotropic pressure to the powder through the mold, a molded product made of the powder is formed.
A method for manufacturing a sputtering target that forms a sintered body in which the powder is sintered by heating the molded body.
前記複数の空間部は、前記中心軸の周りに並ぶ一対の空間部である
スパッタリングターゲットの製造方法。 In the method for manufacturing a sputtering target according to claim 6.
The plurality of space portions are a pair of space portions arranged around the central axis .
Manufacturing method of sputtering target.
前記複数の空間部に充填されて形成された前記成形体の長手方向が前記成形体を支持する支持台の支持面に対して平行になるように前記支持台に前記成形体を載置し、
前記成形体が前記芯棒の前記外周面に当接した当接面と前記支持台との間に前記成形体と同じ成分で構成された支持冶具を介在させ、
前記支持冶具によって前記当接面を支持しながら前記成形体を焼成する
スパッタリングターゲットの製造方法。 In the method for manufacturing a sputtering target according to claim 6 or 7.
The molded body is placed on the support so that the longitudinal direction of the molded body formed by filling the plurality of spaces is parallel to the support surface of the support that supports the molded body.
A support jig composed of the same components as the molded body is interposed between the contact surface where the molded body is in contact with the outer peripheral surface of the core rod and the support base.
A method for manufacturing a sputtering target in which a molded product is fired while supporting the contact surface with the support jig.
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