KR102535445B1

KR102535445B1 - 스퍼터링 타깃, 산화물 반도체막의 성막 방법 및 배킹 플레이트

Info

Publication number: KR102535445B1
Application number: KR1020207000896A
Authority: KR
Inventors: 아키라 가이조
Original assignee: 이데미쓰 고산 가부시키가이샤
Priority date: 2017-08-01
Filing date: 2018-08-01
Publication date: 2023-05-22
Also published as: TW201917109A; CN110892089B; KR20200037209A; TWI803501B; JP7201595B2; WO2019026955A1; CN110892089A; JPWO2019026955A1

Abstract

판상의 산화물 소결체 (3) 는 Y 방향으로 배열된 복수의 영역을 갖고, 복수의 영역은, Y 방향에 있어서의 단부를 포함하는 영역인 단부 영역 (7A, 7B) 과, 단부로부터 Y 방향을 향하여 세어 내측으로 2 번째 영역인 내측 영역 (9A, 9B) 을 갖고, 단부 영역 (7A, 7B) 의 판두께를 t₁, 단부 영역 (7A, 7B) 의 Y 방향의 폭을 L₁, 내측 영역 (9A, 9B) 의 판두께를 t₂ 로 한 경우, t₁, L₁, t₂ 가, 이하의 식 (1) 내지 식 (4) 를 만족시키는, 스퍼터링 타깃 (1).
t₂ ＞ t₁ … (1)
t₁ (㎜) ＞ L₁ (㎜) × 0.1 ＋ 4 … (2)
t₁ (㎜) ＜ 9 … (3)
10 ＜ L₁ (㎜) ＜ 35 … (4)

Description

스퍼터링 타깃, 산화물 반도체막의 성막 방법 및 배킹 플레이트

본 발명은 스퍼터링 타깃, 산화물 반도체막의 성막 방법 및 배킹 플레이트에 관한 것이다.

종래, 박막 트랜지스터 (이하, 「TFT」라고 한다.) 로 구동하는 방식의 액정 디스플레이 및 유기 EL 디스플레이 등의 표시 장치에서는, TFT 의 채널층에 비정질 실리콘막 또는 결정질 실리콘막을 채용한 것이 주류이다. 한편으로, 소비 전력의 저감 및 디스플레이의 고정세화의 요구에 따라, TFT 의 채널층에 사용되는 재료로서 산화물 반도체가 주목받고 있다.

산화물 반도체 중에서도 특히, 특허문헌 1 에 개시되는 인듐, 갈륨, 아연 및 산소로 이루어지는 아모르퍼스 산화물 반도체 (In-Ga-Zn-O, 이하 「IGZO」라고 약기한다) 는, 높은 캐리어 이동도를 갖기 때문에 바람직하게 사용되고 있다. 그러나, IGZO 는, 원료로서 In 및 Ga 를 사용하기 때문에 원료 비용이 높다는 결점이 있다.

원료 비용을 저렴하게 하는 관점에서, Zn-Sn-O (이하 「ZTO」라고 약기한다) (특허문헌 2), 및 IGZO 의 Ga 대신에 Sn 을 첨가한 In-Sn-Zn-O (이하 「ITZO」라고 약기한다) (특허문헌 3) 가 제안되어 있다. 그 중에서도 ITZO 는, IGZO 에 비해 이동도도 매우 높은 점에서 IGZO 에 이은 차세대 재료로서 주목을 끌고 있다.

고이동도 산화물 반도체를 TFT 의 채널층에 사용하는 경우, 산화물 반도체의 스퍼터링 타깃을 사용한 마그네트론 스퍼터로 성막하는 것이 일반적이다.

스퍼터링 타깃은 성막의 진행과 함께 소모되기 때문에, 타깃 두께가 두꺼운 편이, 수명의 관점에서는 바람직하다.

한편으로, 마그네트론 스퍼터의 경우, 스퍼터링 타깃의 소모 속도는, 플라즈마의 밀도, 플라즈마를 가두는 자장의 강도, 형상 및 마그넷의 이동 방식에 의존한다. 따라서, 스퍼터링 타깃의 소모 속도는, 타깃 중에서 일정하지는 않다.

그 때문에, 특허문헌 4 ∼ 6 과 같이, 스퍼터링 타깃의 소모 속도가 빠른 부분을 두껍게 하는 구조가 제안되어 있다.

또, 고이동도 산화물 반도체에 있어서는, 신뢰성의 확보도 과제이다. 여기에서 말하는 신뢰성이란, 예를 들어, 산화물 반도체막을 트랜지스터의 채널층에 사용한 경우의, 임계값 전압 V_th 의 사이클 안정성이다.

임계값 전압 V_th 의 사이클 안정성은, 막의 치밀화에 의해 개선할 수 있다고 알려져 있다.

막을 치밀화하기 위해서는, 성막시에 스퍼터 전력을 높인, 고파워 성막이 유효하다.

그러나, 고파워 성막을 실시하는 경우, 타깃에 있어서, 플라즈마가 집중되는 영역이, 다른 영역과 비교해서 고온이 되기 때문에, 열 응력에 의한 타깃의 균열이 문제가 된다.

특히, 플래너형의 요동식 마그네트론 스퍼터의 경우, 자장의 요동 방향과 평행한 타깃 단부 (端部) 에 항상 플라즈마가 집중되기 때문에, 타깃 단부의 균열이 생기지 않도록 할 필요가 있다.

특허문헌 7 ∼ 8 에서는, 스퍼터링 타깃의 균열을 방지하는 구조로서, 스퍼터링 타깃을, 플라즈마에 의해 소모가 크게 진행되는 영역 (이로젼 영역) 과, 그 이외의 영역으로 분할하고, 영역 사이에 갭을 형성하여, 열 응력에 의한 변형을 갭으로 내보내는 구조가 제안되어 있다.

여기에서 말하는 열 응력이란, 이하의 식 (A) 및 식 (B) 로 구한 값이다. 이하의 설명에서도 마찬가지이다.

열 응력 (σ) ＝ -E × α × ΔT … (A)

ΔT ＝ [Q × d/A]/λ … (B)

식 (A) 및 식 (B) 중의 기호의 설명은 이하와 같다.

E : 스퍼터링 타깃의 탄성률

α : 스퍼터링 타깃의 선팽창률

ΔT : 판두께 방향에 있어서의 스퍼터링 타깃의 표리의 온도차

Q : 판두께 방향으로 스퍼터링 타깃의 앞에서 뒤로 통과하는 열량

d : 스퍼터링 타깃의 판두께

A : 판두께 방향에서 본 스퍼터링 타깃의 면적

λ : 스퍼터링 타깃의 열 전도율

또, 특허문헌 9 ∼ 11 에는, 스퍼터링면에 경사부를 형성한 스퍼터링 타깃이 기재되어 있다.

국제 공개 제2012/067036호 일본 공개특허공보 2017-36497호 국제 공개 제2013/179676호 일본 공개실용신안공보 소63-131755호 일본 공개특허공보 평01-290764호 일본 공개특허공보 평06-172991호 일본 공개특허공보 평03-287763호 일본 공개특허공보 평05-287522호 일본 공개특허공보 2000-204468호 일본 공개특허공보 2004-83985호 일본 공개특허공보 2008-38229호

그러나, 특허문헌 4 ∼ 8 에 기재된 기술에는, 이하와 같은 문제가 있었다.

특허문헌 4 ∼ 6 에 기재된 기술에서는, 타깃 두께를 두껍게 하면, 열 응력이 커지기 때문에, 스퍼터링 타깃이 균열되기 쉬워진다는 문제가 있었다.

특히, ITZO 는, 선팽창률이 크고, 열 전도율이 작은 점에서, 마그네트론 스퍼터링에서는, 열 응력에 의해 스퍼터링 타깃에 크랙이 발생하기 쉽다는 과제가 있었다.

특허문헌 7 및 특허문헌 8 에 기재된 기술은, 플래너형의 요동식 마그네트론 스퍼터에 적용하는 경우, 열 응력이 이로젼 영역에도 발생하기 때문에, 이로젼 영역을 분할하는 것만으로는, 균열의 방지 구조로서는 불충분하였다.

이와 같이, 산화물 반도체를 마그네트론 스퍼터에 의해 성막하는 경우, 스퍼터링 타깃의 수명 및 막 밀도를 향상시키려고 하면, 스퍼터링 타깃에 균열이 생기기 쉽다는 문제가 있었다.

또, 특허문헌 9 ∼ 11 에 기재된 타깃에 있어서는, 스퍼터링면에 경사부와 평탄부가 공존하고 있어, 스퍼터링면의 높이, 방향이 동일하지 않기 때문에, 스퍼터 입자가 날아가는 방향이 상이하여, 스퍼터링시의 방전이 불안정해진다는 문제, 및 타깃 표면에 재부착물 (리디포지션) 이 쌓이기 쉬운 등의 문제가 있다.

또, 특허문헌 11 에 기재된 타깃에 있어서는, 타깃의 양단 부분이 경사져 있기 때문에, 그라운드 실드와 타깃 사이에 간극이 생기고, 그 간극에 쇼트의 원인인 파티클이 쌓이기 쉽다는 문제가 있다.

본 발명은, 타깃 수명을 극단적으로 짧게 하지 않고, 성막시에 있어서의 균열을 방지하고, 안정적인 방전이 가능한 스퍼터링 타깃, 당해 스퍼터링 타깃을 사용한 산화물 반도체막의 성막 방법, 및 배킹 플레이트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 타깃 수명을 극단적으로 짧게 하지 않고, 성막시에 있어서의 균열을 방지하고, 게다가 안정적인 방전이 가능한 스퍼터링 타깃, 당해 스퍼터링 타깃을 사용한 산화물 반도체막의 성막 방법, 및 배킹 플레이트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의하면, 이하의 스퍼터링 타깃, 산화물 반도체막의 성막 방법 및 배킹 플레이트가 제공된다.

[1]. 판상의 산화물 소결체를 구비하고,

상기 산화물 소결체는, 제 1 방향으로 배열된 복수의 영역을 갖고,

상기 복수의 영역은, 상기 제 1 방향에 있어서의 단부를 포함하는 영역인 단부 영역과,

상기 단부로부터 상기 제 1 방향을 향하여 세어 내측으로 2 번째 영역인 내측 영역을 갖고,

상기 단부 영역의 판두께를 t₁, 상기 단부 영역의 상기 제 1 방향의 폭을 L₁, 상기 내측 영역의 판두께를 t₂ 로 한 경우, t₁, L₁ 및 t₂ 가, 이하의 식 (1) 내지 식 (4) 를 만족시키는, 스퍼터링 타깃.

t₂ ＞ t₁ … (1)

t₁ (㎜) ＞ L₁ (㎜) × 0.1 ＋ 4 … (2)

t₁ (㎜) ＜ 9 … (3)

10 ＜ L₁ (㎜) ＜ 35 … (4)

[2]. 추가로, t₁ 및 t₂ 가 이하의 식 (5) 를 만족시키는, [1] 에 기재된 스퍼터링 타깃.

0.6 ＜ t₁/t₂ ＜ 0.8 … (5)

[3]. 상기 복수의 영역은,

상기 단부로부터 상기 제 1 방향을 향하여 세어 내측으로 3 번째 영역인 중간 영역을 구비하고,

상기 중간 영역의 두께를 t₃으로 한 경우, t₁, t₂ 및 t₃ 이 이하의 식 (6) 을 만족시키는, [1] 또는 [2] 에 기재된 스퍼터링 타깃.

t₂ ＞ t₁ ＞ t₃ … (6)

[4]. 상기 산화물 소결체는, 상기 복수의 영역이 서로 분리되어 배열되어 있는, [1] ∼ [3] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

[5]. 상기 산화물 소결체는, 평면 형상이 장방형의 판상이고, 상기 제 1 방향은, 장방형의 장변 방향인, [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

[6]. 상기 산화물 소결체는, 장방형의 장변이 2300 ㎜ 이상, 3800 ㎜ 이하, 단변이 200 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하, 상기 내측 영역의 판두께 t₂ 가 9 ㎜ 이상, 15 ㎜ 이하, L₁ 이 10 ㎜ 초과, 35 ㎜ 미만, 상기 내측 영역의 상기 제 1 방향의 폭이 170 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하인, [5] 에 기재된 스퍼터링 타깃.

[7]. 판상의 산화물 소결체와,

상기 산화물 소결체를 유지하는 배킹 플레이트와,

상기 산화물 소결체와 상기 배킹 플레이트 사이에 형성된 스페이서를 구비하고,

상기 복수의 영역은, 상기 제 1 방향에 있어서의 단부를 포함하는 영역인 단부 영역과, 상기 단부로부터 상기 제 1 방향을 향하여 세어 내측으로 2 번째 영역인 내측 영역을 갖고,

상기 배킹 플레이트는, 상기 단부 영역 및 상기 내측 영역을 유지하는 유지면을 갖고,

상기 스페이서는, 상기 유지면에 형성되고, 상기 단부 영역을 유지하고,

상기 단부 영역은, 상기 유지면에 대향하는 이면을 갖고,

상기 단부 영역의 이면은, 상기 유지면에 대해 경사지고,

상기 단부 영역의 이면의 경사는, 상기 산화물 소결체의 단부로부터 내측을 향하여 내리막 구배이고,

상기 단부 영역의 판두께의 최대값을 t₁₁ 로 하고,

상기 단부 영역의 상기 제 1 방향의 폭을 L₁₁ 로 한 경우,

t₁₁ 및 L₁₁ 이, 이하의 식 (12) 를 만족시키는, 스퍼터링 타깃.

t₁₁ (㎜) ＞ L₁₁ (㎜) × 0.1 ＋ 4 … (12)

[8]. 상기 단부 영역의 이면과 상기 유지면이 이루는 각도가, 4 도 이상 15 도 이하인, [7] 에 기재된 스퍼터링 타깃.

[9]. 상기 내측 영역은, 상기 유지면에 대향하는 이면을 갖고,

상기 내측 영역의 이면의 일부가, 상기 유지면에 대해 경사지고,

상기 내측 영역의 이면의 경사는, 상기 산화물 소결체의 단부로부터 내측을 향하여 내리막 구배이고,

상기 단부 영역의 판두께의 최소값을 t₁₅ 로 하고,

상기 내측 영역의 판두께로서, 상기 내측 영역의 이면에 있어서 경사지지 않은 영역에 있어서의 판두께를 t₁₂ 로 하고,

상기 내측 영역의 폭으로서, 상기 내측 영역의 이면에 있어서 경사져 있는 영역의 상기 제 1 방향의 폭을 L₁₃ 으로 한 경우,

t₁₁, t₁₂, t₁₅, L₁₁ 및 L₁₃ 이, 이하의 식 (11), 식 (13), 식 (14), 식 (15) 및 식 (16) 을 만족시키는, [7] 또는 [8] 에 기재된 스퍼터링 타깃.

t₁₂ ＞ t₁₁ ＞ t₁₅ … (11)

t₁₁ (㎜) ＜ 9 … (13)

10 ＜ L₁₁ (㎜) ＜ 35 … (14)

t₁₅ (㎜) ＞ 3 … (15)

3 ＜ L₁₃ (㎜) ＜ 35 … (16)

[10]. 상기 산화물 소결체는, 평면 형상이 장방형의 판상이고, 상기 제 1 방향은, 장방형의 장변 방향인, [7] ∼ [9] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

[11]. 상기 산화물 소결체는, 장방형의 장변이 2300 ㎜ 이상, 3800 ㎜ 이하, 단변이 200 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하, 상기 내측 영역의 판두께로서, 상기 내측 영역의 이면에 있어서 경사지지 않은 영역에 있어서의 판두께 t₁₂ 가 9 ㎜ 이상, 15 ㎜ 이하, L₁₁ 이 10 ㎜ 초과, 35 ㎜ 미만, 상기 내측 영역의 상기 제 1 방향의 폭이 170 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하인, [10] 에 기재된 스퍼터링 타깃.

[12]. 상기 단부 영역 및 상기 내측 영역은, 상기 제 1 방향에 있어서의 양단에 형성되는, [1] ∼ [11] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

[13]. 상기 산화물 소결체는, 2 개의 주표면을 갖는 판상이고, 상기 복수의 영역의, 일방의 주표면의 판두께 방향의 높이의 차가 100 ㎛ 이내이고, 또한 산술 평균 조도 Ra 가 다른 주표면보다 작은, [1] ∼ [12] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

[14]. 상기 산화물 소결체는, 항절 강도 30 점의 평균값이 320 ㎫ 이하인, [1] ∼ [13] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

[15]. 상기 산화물 소결체는, 항절 강도 30 점의 최저값이 200 ㎫ 이하인, [14] 에 기재된 스퍼터링 타깃.

[16]. 상기 산화물 소결체는, 선팽창 계수가 7.50 × 10^-6/K 이상인, [1] ∼ [15] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

[17]. 상기 산화물 소결체는, 탄성률이 150 ㎬ 이상인, [1] ∼ [7] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

[18]. 상기 산화물 소결체는, 열 전도율이 6.5 (W/m/K) 이하인, [1] ∼ [17] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

[19]. 상기 산화물 소결체는, (선팽창 계수 × 탄성률)/열 전도율이 200 ㎩/W 이상인, [1] ∼ [18] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

[20]. 상기 산화물 소결체는, 인듐 원소 (In), 주석 원소 (Sn) 및 아연 원소 (Zn) 를 함유하는 산화물로 이루어지는, [1] ∼ [19] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

[21]. 상기 산화물 소결체는,

Zn₂SnO₄ 로 나타내는 스피넬 구조 화합물을 포함하는, [20] 에 기재된 스퍼터링 타깃.

[22]. 상기 산화물 소결체는,

In₂O₃(ZnO)_m [m ＝ 2 ∼ 7] 으로 나타내는 육방정 층상 화합물을 포함하는, [20] 또는 [21] 에 기재된 스퍼터링 타깃.

[23]. 추가로, 상기 산화물 소결체가, 하기 식 (7) 을 만족시키는, [20] ∼ [22] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

0.40 ≤ Zn/(In ＋ Sn ＋ Zn) ≤ 0.80 … (7)

[24]. 추가로, 상기 산화물 소결체가, 하기 식 (8) 을 만족시키는, [20] ∼ [23] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

0.15 ≤ Sn/(Sn ＋ Zn) ≤ 0.40 … (8)

[25]. 추가로, 상기 산화물 소결체가, 하기 식 (9) 를 만족시키는, [20] ∼ [24] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

0.10 ≤ In/(In ＋ Sn ＋ Zn) ≤ 0.35 … (9)

[26]. 상기 산화물 소결체를 유지하는 유지면과, 상기 유지면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 중간 영역을 유지하는 볼록부를 갖는 배킹 플레이트와,

상기 유지면과 상기 단부 영역 사이에 형성된 스페이서를 구비하는, [3] 에 기재된 스퍼터링 타깃.

[27]. [1] ∼ [26] 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃을 타깃으로서 사용하고, 자장 요동형의 마그네트론 스퍼터 장치를 성막 장치로서 사용하고, 자장의 요동 방향을 상기 제 1 방향 및 판두께 방향과 직교하는 제 2 방향으로 하고, 상기 제 1 방향에 있어서의 상기 자장의 단부가 상기 내측 영역에 위치하도록 성막을 실시하는, 산화물 반도체막의 성막 방법.

[28]. [3] 에 기재된 상기 산화물 소결체를 유지하는 유지면과, 상기 유지면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 중간 영역을 유지하는 볼록부와,

상기 유지면과 상기 단부 영역 사이에 형성되는 스페이서를 구비하는, 배킹 플레이트.

[29]. 상기 볼록부의 높이가, 상기 스페이서보다 높은 [28] 에 기재된 배킹 플레이트.

본 발명의 일 양태에 의하면, 타깃 수명을 극단적으로 짧게 하지 않고, 성막시에 있어서의 균열을 방지할 수 있는 스퍼터링 타깃, 및 당해 스퍼터링 타깃을 사용한 산화물 반도체막의 성막 방법, 그리고 배킹 플레이트를 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 일 양태에 의하면, 타깃 수명을 극단적으로 짧게 하지 않고, 성막시에 있어서의 균열을 방지하고, 게다가 안정적인 방전이 가능한 스퍼터링 타깃, 당해 스퍼터링 타깃을 사용한 산화물 반도체막의 성막 방법, 및 배킹 플레이트를 제공할 수도 있다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃의 사시도이다.
도 2 는, 도 1 의 측면도이다.
도 3 은, 도 1 의 평면도이다.
도 4 는, 배킹 플레이트의 사시도이다.
도 5 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃의 다른 양태를 나타내는 측면도이다.
도 6 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃의 다른 양태를 나타내는 측면도이다.
도 7 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃의 다른 양태를 나타내는 측면도이다.
도 8 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃의 다른 양태를 나타내는 측면도이다.
도 9 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃의 다른 양태를 나타내는 측면도이다.
도 10 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃의 다른 양태를 나타내는 측면도이다.
도 11 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃의 다른 양태를 나타내는 측면도이다.
도 12 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃의 다른 양태를 나타내는 측면도이다.
도 13 은, 예비 시험에 관련된 스퍼터링 타깃을 사용하여 마그네트론 스퍼터의 시뮬레이션을 실시한 경우의, 스퍼터링 타깃의 응력 분포를 나타내는 도면으로서, (A) 는 평면도, (B) 는 측면도, (C) 는 (A) 의 단부 근방의 확대도이다.
도 14 는, 실시예에 있어서, 스퍼터링 타깃의 소모 깊이를 측정한 도면이다.

이하, 실시형태에 대하여 도면 등을 참조하면서 설명한다. 단, 실시형태는 많은 상이한 양태로 실시하는 것이 가능하고, 취지 및 그 범위로부터 일탈하지 않고 그 형태 및 상세를 여러 가지로 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 이하의 실시형태의 기재 내용으로 한정하여 해석되지 않는다.

또, 도면에 있어서, 크기, 층의 두께 또는 영역은, 명료화를 위해서 과장되어 있는 경우가 있다. 따라서, 반드시 그 스케일에 한정되지 않는다. 또한 도면은, 이상적인 예를 모식적으로 나타낸 것으로, 도면에 나타내는 형상 또는 값 등에 한정되지 않는다.

또, 본 명세서에서 사용하는 「제 1」, 「제 2」, 「제 3」이라고 하는 서수사는, 구성 요소의 혼동을 피하기 위해서 붙인 것으로, 수적으로 한정하는 것은 아닌 것을 부기한다.

또, 본 명세서 등에 있어서, 「막」 또는 「박막」이라는 용어와 「층」이라는 용어는, 경우에 따라서는 서로 바꾸는 것이 가능하다.

또, 본 명세서 등의 소결체 및 산화물 반도체 박막에 있어서, 「화합물」이라는 용어와 「결정상」이라는 용어는, 경우에 따라서는 서로 바꾸는 것이 가능하다.

본 명세서에 있어서, 「∼」를 사용하여 나타내는 수치 범위는, 「∼」앞에 기재되는 수치를 하한값으로 하고, 「∼」뒤에 기재되는 수치를 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.

이하, 도면을 이용하여 본 발명에 바람직한 실시형태의 일례를 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 3 을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃 (제 1 양태에 관련된 스퍼터링 타깃이라고 칭하는 경우가 있다.) 의 구조를 설명한다. 여기에서는, 스퍼터링 타깃으로서, 산화물 반도체를 성막하기 위한 자장 요동형의 마그네트론 스퍼터 장치에, 막 원료로서 사용되는 타깃이 예시되어 있다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 스퍼터링 타깃 (1) 은, 산화물 소결체 (3) 를 구비한다.

도 1 에서는, 스퍼터링 타깃 (1) 은, 배킹 플레이트 (5) 도 구비한다.

산화물 소결체 (3) 는, 산화물 반도체막을 스퍼터 성막으로 형성할 때에 사용되는 막 원료이고, 판상이다.

도 1 내지 도 3 에서는 산화물 소결체 (3) 는, 평면 형상이 장방형인 판상이다. 이하의 설명에서는, 장방형의 장변 방향을 Y 방향 (제 1 방향), 판두께 방향을 Z 방향, 단변 방향을 X 방향 (제 1 방향 및 판두께 방향과 직교하는 방향, 제 2 방향) 으로 한다. 또, 이하의 설명에서는, 산화물 소결체 (3) 의 장방형의 평면을 주표면이라고 기재하고, 배킹 플레이트 (5) 와 접하는 측의 주표면을 「이면」, 배킹 플레이트 (5) 와 접하지 않는 측의 주표면을 「표면」이라고 기재한다. 「표면」은, 스퍼터링면이라고 칭하는 경우도 있다.

X 방향은, 자장 요동형의 마그네트론 스퍼터 장치에 있어서, 자장이 요동하는 방향이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 자장 (M) 은, 도너츠형의 루프 형상이 된다. 루프 형상은, X 방향으로 복수 개 형성되는 경우도 있어, 개수는 한정되지 않는다 (복수 개인 경우의 루프 형상은 Y 방향의 길이는 동일하고, X 방향의 폭이 좁다). X 방향의 폭 (L_M) 은, 산화물 소결체 (3) 의 X 방향의 폭 (L_x) 보다 짧다.

그 때문에, 성막시에는, 자장 (M) 이 X 방향으로 요동 (왕복 이동) 함으로써, 산화물 소결체 (3) 의 X 방향 전체면에 플라즈마가 접촉하도록 한다.

산화물 소결체 (3) 는, Y 방향으로 배열된 복수의 영역으로서의 단부 영역 (7A, 7B), 내측 영역 (9A, 9B) 및 중간 영역 (11) 을 갖는다.

단부 영역 (7A, 7B) 은, Y 방향에 있어서의 산화물 소결체 (3) 의 단부 (소결체 단부라고 칭하는 경우도 있다.) 를 포함하는 영역이다. 도 2 에서는, 단부 영역 (7A, 7B) 은, Y 방향에 있어서의 양단에 각각 형성된다.

내측 영역 (9A, 9B) 은, 단부로부터 Y 방향을 향하여 세어 내측으로 2 번째 영역이다. 도 1 에서는, 내측 영역 (9A, 9B) 은, Y 방향에 있어서의 양단측에 각각 형성된다.

중간 영역 (11) 은, 단부로부터 Y 방향을 향하여 세어 내측으로 3 번째 영역이다.

도 1 내지 도 3 에서는, 스퍼터링 타깃 (1) 의 좌단부에서 우단부를 향하여, 단부 영역 (7A), 내측 영역 (9A), 중간 영역 (11), 내측 영역 (9B) 및 단부 영역 (7B) 의 순서로, 각 영역이 배치되어 있다. 단부 영역 (7A), 내측 영역 (9A), 내측 영역 (9B) 및 단부 영역 (7B) 은 모두 평면 형상이 사각형이고, 대향하는 2 개의 변이 X 방향과 평행하고, 당해 변과 직교하는 다른 2 개의 변이 Y 방향과 평행하다.

도 1 내지 도 3 에서는, 단부 영역 (7A, 7B), 내측 영역 (9A, 9B) 및 중간 영역 (11) 은 각각 서로 분리되어 배열되어 있어, 산화물 소결체 (3) 는 다분할식으로 되어 있다. 도 1 내지 도 3 에서는, 중간 영역 (11) 도, Y 방향을 따라 3 개의 영역 (11A, 11B, 11C) 으로 분할되어 있다. 이것은, 스퍼터시에 발생하는 열 응력에 의해 각 영역이 변형된 경우에, 변형된 만큼을 영역 사이의 갭으로 내보내기 위해서이다. 영역 (11A, 11B, 11C) 은, 도 1 내지 도 3 에서는, 좌측에서부터 영역 (11A, 11B, 11C) 의 순서로 배치되어 있다. 영역 (11A, 11B, 11C) 은, 모두 평면 형상이 사각형이고, 대향하는 2 개의 변이 X 방향과 평행하고, 당해 변과 직교하는 다른 2 개의 변이 Y 방향과 평행하다. 단, 단부 영역 (7A, 7B), 내측 영역 (9A, 9B) 및 중간 영역 (11) 의 평면 형상은, 사각형에는 한정되지 않는다.

단부 영역 (7A, 7B) 과 내측 영역 (9A, 9B) 의 갭 (G₁) 의 치수는, 특별히 한정되지 않는다. 갭 (G₁) 의 치수는, 예를 들어, 0.1 ㎜ ∼ 0.5 ㎜ 정도이다. 내측 영역 (9A, 9B) 과 중간 영역 (11) 의 갭 (G₂) 의 치수도 특별히 한정되지 않는다. 갭 (G₂) 의 치수는, 예를 들어, 0.1 ㎜ ∼ 0.5 ㎜ 정도이다.

단부 영역 (7A, 7B) 의 판두께를 t₁, 단부 영역 (7A, 7B) 의 Y 방향의 폭을 L₁, 내측 영역 (9A, 9B) 의 판두께를 t₂ 로 한 경우, t₁, L₁ 및 t₂ 가, 이하의 식 (1) 내지 식 (4) 를 만족시킨다.

t₂ ＞ t₁ … (1)

t₁ (㎜) ＞ L₁ (㎜) × 0.1 ＋ 4 … (2)

t₁ (㎜) ＜ 9 … (3)

10 ＜ L₁ (㎜) ＜ 35 … (4)

또한, 단부 영역 (7A, 7B) 내에서 판두께가 일정하지 않은 경우에는, 단부 영역 (7A, 7B) 내의 판두께의 최소값을 판두께 t₁ 로 한다. 단부 영역 (7A, 7B) 내에서 Y 방향의 폭이 일정하지 않은 경우에는, 영역 내의 Y 방향의 폭의 최대값을 L₁ 로 한다. 내측 영역 (9A, 9B) 내에서 판두께가 일정하지 않은 경우에는, 내측 영역 (9A, 9B) 내의 판두께의 최소값을 판두께 t₂ 로 한다.

식 (1) 을 규정하는 이유는 이하와 같다.

자장 요동형의 마그네트론 스퍼터 장치에 있어서, 성막시에 자장 (M) 은, X 방향으로 요동한다. Y 방향으로는, 거의 요동하지 않는다. 그 때문에, 내측 영역 (9A, 9B) 및 단부 영역 (7A, 7B) 은, 자장 (M) 의 단부가 항상 근방에 위치하는 영역으로, 내측 영역 (9A, 9B) 및 단부 영역 (7A, 7B) 의 상면은, 다른 영역의 상면과 비교해서, 자장 (M) 에 갇힌 플라즈마에 의해 고온이 되기 쉽다.

또, 단부 영역 (7A, 7B) 은, Y 방향의 단면 (端面) (8) 이 다른 영역에 근접해 있지 않기 때문에, 단부 영역 (7A, 7B) 의 하면은, 다른 영역의 하면과 비교해서, 배킹 플레이트 (5) 에 의한 냉각 효율이 양호하여, 저온이 되기 쉽다.

그 때문에, 단부 영역 (7A, 7B) 은, 다른 영역과 비교해서, 판두께 방향의 온도차 (상기 식 (B) 의 ΔT) 가 커져, 열 응력에 의한 균열이 생기기 쉽다.

따라서, 단부 영역 (7A, 7B) 은, 판두께 t₁ 이 얇은 편이 바람직하다.

또, 스퍼터링 타깃 (1) 은, 자장 요동 타입의 장치용 타깃이기 때문에, 내측 영역 (9A, 9B) 은, 성막시에 자장 (M) 및 자장 (M) 에 갇힌 플라즈마가 항상 위치하는 영역이다. 따라서, 스퍼터링 타깃 (1) 의 수명을 늘리기 위해서는, 판두께 t₂ 가 두꺼운 편이 바람직하다.

한편으로, 내측 영역 (9A, 9B) 은, 단부 영역 (7A, 7B) 과 중간 영역 (11) 사이에 위치하고 있어, 단면으로부터 열이 빠져나가기 어렵기 때문에, 판두께 방향의 온도차는 단부 영역 (7A, 7B) 만큼 커지지 않는다. 따라서, 내측 영역 (9A, 9B) 은, 판두께를 두껍게 해도, 단부 영역 (7A, 7B) 과 비교해서 균열이 잘 생기지 않는다.

따라서, 단부 영역 (7A, 7B) 의 판두께 t₁ 은, 내측 영역 (9A, 9B) 의 판두께 t₂ 보다 얇을 필요가 있다.

또한, 스퍼터링 타깃 (1) 과 같이, 플라즈마가 집중되는 영역을 두껍게 한 타깃을, EP (이로젼 패턴) 형상 타깃이라고도 한다.

식 (2) 내지 식 (4) 를 규정하는 이유는 이하와 같다.

L₁ 이 길어질수록 단부 영역 (7A, 7B) 이 자장 (M) 의 단부에 가까워지기 때문에 (도 3 참조), 성막시에 마모되기 쉬워진다. 따라서 L₁ 이 길어질수록 t₁ 은 두껍게 할 필요가 있다 (식 (2)).

식 (2) 는, 바람직하게는 하기 식 (2A) 이고, 보다 바람직하게는 하기 식 (2B) 이고, 더욱 바람직하게는 하기 식 (2C) 이고, 특히 바람직하게는 하기 식 (2D) 이다.

t₁ (㎜) ≥ L₁ (㎜) × 0.1 ＋ 4.25 … (2A)

t₁ (㎜) ≥ L₁ (㎜) × 0.1 ＋ 4.5 … (2B)

t₁ (㎜) ≥ L₁ (㎜) × 0.1 ＋ 4.75 … (2C)

t₁ (㎜) ≥ L₁ (㎜) × 0.1 ＋ 5 … (2D)

단, t₁ 을 지나치게 두껍게 하면, 열 응력에 의한 균열이 생기기 쉬워지기 때문에, 두께에는 상한이 있다 (식 (3)).

또한, L₁ 을 지나치게 길게 하면 단부 영역 (7A, 7B) 이 자장 (M) 의 단부에 가까워지기 때문에, L₁ 에도 상한이 있다 (식 (4)). L₁ 을 지나치게 짧게 하면 단부 영역 (7A, 7B) 이 지나치게 좁아져, 열 응력에 의한 균열이 생기기 쉬워지기 때문에, L₁ 에는 하한도 있다 (식 (4)).

t₁ 및 L₁ 은, 이하의 식 (3A) 및 식 (4A) 에 나타내는 조건을 만족시키는 것이 보다 바람직하다.

t₁ (㎜) ＜ 8.5 … (3A)

12.5 ≤ L₁ (㎜) ≤ 32.5 … (4A)

t₁ 및 L₁ 은, 이하의 식 (3B) 및 식 (4B) 에 나타내는 조건을 만족시키는 것이 더욱 바람직하다.

t₁ (㎜) ≤ 8 … (3B)

15 ≤ L₁ (㎜) ≤ 30 … (4B)

스퍼터링 타깃 (1) 의 수명을 길게 하기 위해서는, t₁ 및 t₂ 는, 이하의 식 (5) 를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.

0.6 ＜ t₁/t₂ ＜ 0.8 … (5)

중간 영역 (11) 의 판두께를 t₃ 으로 한 경우, t₁, t₂ 및 t₃ 은, 이하의 식 (6) 을 만족시키는 것이 보다 바람직하다.

t₂ ＞ t₁ ＞ t₃ … (6)

이것은, 성막시에, 자장 (M) 의 X 방향 위치에 따라서는 플라즈마가 중간 영역 (11) 에 접촉하지 않는 시간대가 있고, 중간 영역 (11) 은, 단부 영역 (7A, 7B) 및 내측 영역 (9A, 9B) 과 비교해서 소모가 느리기 때문에, 중간 영역 (11) 의 판두께 t₃ 을 반드시 두껍게 할 필요가 없기 때문이다. 또, 중간 영역 (11) 의 판두께 t₃ 을 얇게 하는 편이 비용면에서 유리하기 때문이다.

중간 영역 (11) 내에서 판두께가 일정하지 않은 경우에는, 영역 내의 판두께의 최소값을 판두께 t₃ 으로 한다.

산화물 소결체 (3) 의 구체적인 치수는, 식 (1) ∼ 식 (4) 를 만족시키는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 대형 스퍼터 장치에 표준으로 사용되는, 자장 요동형의 마그네트론 스퍼터 장치용 타깃으로서 바람직한 범위로는, 이하의 범위를 들 수 있다.

장방형의 장변 (도 3 의 L_Y) 은, 2300 ㎜ 이상, 3800 ㎜ 이하가 바람직하다. 장방형의 장변 (도 3 의 L_Y) 은, 보다 바람직하게는 2500 ㎜ 이상, 3600 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 2500 ㎜ 이상, 3400 ㎜ 이하이다.

장방형의 단변 (도 3 의 L_x) 은, 200 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하가 바람직하다. 장방형의 단변 (도 3 의 L_x) 은, 보다 바람직하게는 230 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 250 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하이다.

판두께 t₂ 는, 9 ㎜ 이상, 15 ㎜ 이하가 바람직하다. 판두께 t₂ 는, 보다 바람직하게는 9 ㎜ 이상, 12 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 9 ㎜ 이상, 10 ㎜ 이하이다.

L₁ 은 10 ㎜ 초과, 35 ㎜ 미만이 바람직하고, 보다 바람직하게는 12.5 ㎜ 이상, 32.5 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 15 ㎜ 이상, 30 ㎜ 이하이고, 15 ㎜ 이상, 20 ㎜ 이하가 특히 바람직하다.

내측 영역 (9A, 9B) 의 Y 방향 (제 1 방향) 의 폭 L₂ 는, 170 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하가 바람직하다. 내측 영역 (9A, 9B) 의 Y 방향 (제 1 방향) 의 폭 L₂는, 보다 바람직하게는 180 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 185 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하이다.

중간 영역 (11) 의 폭 L₃(도 2 참조) 은, 1700 ㎜ 이상, 3500 ㎜ 이하가 바람직하다. 중간 영역 (11) 의 폭 L₃(도 2 참조) 은, 보다 바람직하게는 1900 ㎜ 이상, 3200 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 2000 ㎜ 이상, 3000 ㎜ 이하이다.

중간 영역 (11) 의 분할수는 특별히 규정되지 않기 때문에, 11A, 11B, 11C 의 폭 L₄(도 2 참조) 도 규정되지 않지만, 통상적으로, 분할수는 2 ∼ 6 분할이고, L₄는 250 ㎜ 이상, 1700 ㎜ 이하가 바람직하다. 영역 (11A, 11B, 11C) 의 폭 L₄(도 2 참조) 는, 보다 바람직하게는 500 ㎜ 이상, 1200 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 600 ㎜ 이상, 1000 ㎜ 이하이다.

스퍼터링 타깃 (1) 을, 자장 요동형의 마그네트론 스퍼터에 사용하는 경우, X 방향에서, 성막시의 소모가 가장 큰 위치 및 그 위치의 소모 깊이를 기준으로, L₁,및 단부 영역 (7A, 7B) 의 내측 단부 (도 2 의 X 방향 위치 (P)) 를 규정할 수도 있다. 여기에서는, 성막시의 소모가 가장 큰 위치를 최대 이로젼 위치라고 칭한다. 최대 이로젼 위치에 있어서의 소모 깊이를 최대 이로젼 깊이라고 칭한다.

P 의 위치는, 최대 이로젼 깊이의 50 ％ 이상 75 ％ 이하의 소모 깊이가 되는 위치가 바람직하다. 50 ％ 이상의 소모 깊이의 위치로 함으로써, 스퍼터링 타깃 (1) 이 잘 균열되지 않게 된다. 75 ％ 이하의 소모 깊이의 위치로 함으로써, 타깃 수명을 유지할 수 있다.

P 의 위치는, 최대 이로젼 위치로부터 X 방향 단부를 향하여 5 ㎜ 이상, 10 ㎜ 이하의 위치가 바람직하다. 5 ㎜ 이상의 위치로 함으로써, 타깃 수명을 유지할 수 있다. 10 ㎜ 이하의 위치로 함으로써, 스퍼터링 타깃 (1) 이 잘 균열되지 않게 된다.

산화물 소결체 (3) 는 판상이다. 산화물 소결체 (3) 는, 2 개의 주표면을 갖는다. 주표면의 판두께 방향의 높이의 차 (단차) 가 가능한 한 작고, 또한 산술 평균 조도가 다른 주표면보다 작은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 표면 (21A, 23A, 25A) (일방의 주표면) 의 판두께 방향의 높이의 차 (단차) 가 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 표면 (21A, 23A, 25A) 은 이면 (21B, 23B, 25B) (다른 주표면) 보다 산술 평균 조도 Ra 가 작은 편이 바람직하다.

이것은 이하의 이유에 의한다.

표면 (21A, 23A, 25A) 은, 성막시에 플라즈마에 의해 소모되는 면이기 때문에, 이상 방전을 방지하기 위해서는, 표면 (21A, 23A, 25A) 사이에 단차 (요철) 가 가능한 한 존재하지 않는 것이 바람직하다. 한편으로, 이면 (21B, 23B, 25B) 은, 브레이징재 등으로 배킹 플레이트 (5) 에 고정되기 때문에, 단차 (요철) 는 그다지 문제가 되지 않는다. 연마 등으로 이면을 평활하게 하지 않는 편이 비용면에서 유리해진다.

표면 (21A, 23A, 25A) 사이의 단차는, 이상적으로는 0 이다. 구체적으로는 도 2 에 나타내는 바와 같이, XY 평면과 평행한 가상 평면 (27) 에 표면 (21A, 23A, 25A) 이 위치하는 상태가 바람직하다. 이 상태를 「면일」이라고도 한다. 다만, 표면 (21A, 23A, 25A) 의 사이에서, Z 방향의 높이의 차가 100 ㎛ 이하이면, 면일 (面一) 의 경우와 마찬가지로, 이상 방전 등의 문제를 방지할 수 있다.

배킹 플레이트 (5) 는, 산화물 소결체 (3) 를 유지 및 냉각시키는 부재이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 배킹 플레이트 (5) 는, 본체 (13) 와 스페이서 (17A, 17B) 를 구비한다.

본체 (13) 는, 내부에 냉각수 등이 흐르는 도시되지 않은 유로가 형성된 판상의 부재이다. 본체 (13) 는, 유지면 (13A) 과 볼록부 (15) 를 구비한다. 본체 (13) 의 재질은, 냉각 효율의 관점에서 열 전도율이 높은 재료가 바람직하다. 본체 (13) 의 재질은, 예를 들어 구리가 사용된다.

유지면 (13A) 은, 볼록부 (15), 단부 영역 (7A, 7B) 및 스페이서 (17A, 17B) 와 접촉하고, 이것들을 유지하는 부분이다.

볼록부 (15) 는, 유지면 (13A) 으로부터 돌출되어 형성된 부재이다. 볼록부 (15) 는, 중간 영역 (11) 과 접촉하여, 중간 영역 (11) 을 유지하는 부재이다. 볼록부 (15) 는, 본체 (13) 와 일체여도 되고, 별체의 판상 부재여도 된다. 볼록부 (15) 의 평면 형상은, 중간 영역 (11) 의 평면 형상에 대응하는 형상이 바람직하고, 본 실시형태에서는 장방형이 바람직하다. 볼록부 (15) 의 두께 t₄ (도 2 참조) 는, t₃ ＋ t₄ ＝ t₂ 가 되는 정도 (볼록부 (15) 의 두께와 중간 영역 (11) 의 두께의 합계가, 내측 영역 (9A, 9B) 의 두께와 동일한 정도) 가 바람직하다. 이것은, 내측 영역 (9A, 9B) 의 표면과, 중간 영역 (11) 의 표면 사이의 단차를 가능한 한 작게 하기 위해서이다.

스페이서 (17A, 17B) 는, 단부 영역 (7A, 7B) 을 유지하는 부재이다. 스페이서 (17A, 17B) 로는, 본체 (13) 와 동일 재질의 박판 또는 금속제 와이어 등이 사용된다. 스페이서 (17A, 17B) 는, 볼록부 (15) 의 Y 방향 양단에, 볼록부 (15) 와는 이간하여 각각 형성된다. 스페이서 (17A, 17B) 의 위치는, 단부 영역 (7A, 7B) 에 대응하는 위치이다. 스페이서 (17A, 17B) 의 평면 형상은, 단부 영역 (7A, 7B) 에 대응하는 형상인 것이 바람직하다. 스페이서 (17A, 17B) 의 두께 t₅ (도 2 참조) 는 t₁ ＋ t₅ ＝ t₂ 가 되는 정도 (스페이서 (17A, 17B) 의 두께와 단부 영역 (7A, 7B) 의 두께의 합계가, 내측 영역 (9A, 9B) 의 두께와 동일한 정도) 가 바람직하다. 이것은, 내측 영역 (9A, 9B) 과 단부 영역 (7A, 7B) 을 면일하게 하기 위해서이다. 또한, 식 (6) 을 만족시키는 경우, 볼록부 (15) 의 Z 방향 높이가, 스페이서 (17A, 17B) 보다 높아진다.

산화물 소결체 (3) 는, 브레이징 등에 의해, 배킹 플레이트 (5) 에 고정된다. 스페이서 (17A, 17B) 에 금속제 와이어를 사용하는 경우에는, 금속제 와이어의 두께와 브레이징재의 두께를 동일하게 하여 브레이징하여 사용해도 된다.

이상이 본 발명의 일 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃 (1) (제 1 양태에 관련된 스퍼터링 타깃) 의 구조의 설명이다.

다음으로, 그 밖의 양태에 관련된 스퍼터링 타깃의 구조에 대하여 간단하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 설명을 생략한다.

(제 2 양태에 관련된 스퍼터링 타깃)

도 1 ∼ 도 3 에서는, 중간 영역 (11) 은, 3 개의 영역 (11A, 11B, 11C) 으로 분할되어 있지만, 분할하는 영역의 수는 3 에 한정되지 않는다. 중간 영역 (11) 을 구성하는 영역의 수는, 2 이어도 되고, 4 이상이어도 된다.

제 2 양태에 관련된 스퍼터링 타깃의 일례로는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 4 개의 영역 (11D, 11E, 11F, 11G) 으로 분할된 중간 영역 (11) 을 갖는 스퍼터링 타깃 (101) 을 들 수 있다.

제 2 양태에 관련된 스퍼터링 타깃의 다른 일례로는, 중간 영역 (11) 을 분할하지 않고, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 중간 영역 (11) 이 1 개의 영역인 스퍼터링 타깃 (102) 을 들 수 있다.

도 1 ∼ 도 3 에서는, 중간 영역 (11) 의 두께 t₃ 은, 내측 영역 (9A, 9B) 의 판두께 t₂ 보다 얇지만, 제 2 양태에 관련된 스퍼터링 타깃의 다른 일례로는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 중간 영역 (11) 의 두께 t₃ 이, 판두께 t₂와 동일한 스퍼터링 타깃 (103) 을 들 수 있다. 이 경우, 배킹 플레이트 (5) 에는 도 4 에 나타내는 볼록부 (15) 를 형성하지 않는다.

도 1 ∼ 도 3 에서는, 단부 영역 (7A, 7B), 내측 영역 (9A, 9B) 및 중간 영역 (11) 은 분리되어 있지만, 일부 또는 전부가 일체여도 된다.

예를 들어, 제 2 양태에 관련된 스퍼터링 타깃의 다른 일례로는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 단부 영역 (7A, 7B), 내측 영역 (9A, 9B) 및 중간 영역 (11) 이 일체인 구조를 갖는 스퍼터링 타깃 (104) 을 들 수 있다.

또, 제 2 양태에 관련된 스퍼터링 타깃의 다른 일례로는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 내측 영역 (9A, 9B) 및 중간 영역 (11) 이 일체인 구조를 갖는 스퍼터링 타깃 (105) 을 들 수 있다.

또, 도 10 에는, 제 2 양태에 관련된 스퍼터링 타깃의 다른 일례로서, 단부 영역 (7A) 및 내측 영역 (9A) 이 일체, 그리고, 단부 영역 (7B) 및 내측 영역 (9B) 이 일체인 구조를 갖는 스퍼터링 타깃 (106) 이 나타나 있다.

또, 제 2 양태에 관련된 스퍼터링 타깃의 다른 일례로는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 단부 영역 (7A) 및 내측 영역 (9A) 이 일체, 그리고, 단부 영역 (7B) 및 내측 영역 (9B) 이 일체이고, 배킹 플레이트 (5) 에는 볼록부 (15) 가 형성되어 있지 않은 구조인 스퍼터링 타깃 (107) 을 들 수 있다.

(제 3 양태에 관련된 스퍼터링 타깃)

또, 도 1 ∼ 도 11 에 나타낸 바와 같은 스퍼터링 타깃과 같이, 산화물 소결체 (3) 의 이면이 대략 평탄한 양태 (제 1 양태 및 제 2 양태) 와는 달리, 산화물 소결체 (3) 의 이면이 경사면인 양태 (제 3 양태라고 칭한다.) 도 들 수 있다.

보다 구체적으로는, 제 3 양태에 관련된 산화물 소결체에 있어서, 단부 영역의 이면은, 상기 유지면에 대해 경사지고, 단부 영역의 이면의 경사는, 산화물 소결체의 단부로부터 내측을 향하여 내리막 구배이다.

이와 같이 단부 영역의 이면이, 산화물 소결체의 단부로부터 내측을 향하여 내리막 구배의 경사를 갖는 경우, 단부 영역의 판두께의 최대값을 t₁₁ 로 하고, 단부 영역의 상기 제 1 방향의 폭을 L₁₁ 로 한 경우, t₁₁ 및 L₁₁ 이, 이하의 식 (12) 를 만족시키는 것이 바람직하다.

t₁₁ (㎜) ＞ L₁₁ (㎜) × 0.1 ＋ 4 … (12)

제 3 양태에 관련된 스퍼터링 타깃에 의하면, 산화물 소결체의 이면이 경사져 있음으로써, 산화물 소결체를 분할하지 않고 응력 저감을 위한 두께 저감 가공이 가능해진다. 또, 제 3 양태에 관련된 스퍼터링 타깃에 있어서는, 산화물 소결체의 이면에 경사를 형성하면 되고, 산화물 소결체의 표면에는 경사를 형성하지 않아, 표면의 높이를 동일하게 할 수 있기 때문에, 그라운드 실드와 스퍼터링 타깃 사이에 간극이 생기지 않아, 쇼트의 원인이 되는 파티클이, 그 간극으로 비집고 들어가는 것을 방지할 수 있다.

도 12 에는, 제 3 양태에 관련된 스퍼터링 타깃의 일례에 관련된 스퍼터링 타깃 (108) 의 측면도가 나타나 있다.

또한, 스퍼터링 타깃 (108) 은, 이면에 경사를 갖지만, 표면의 형상은, 스퍼터링 타깃 (1) 과 동일한 형상으로, 도 3 에 나타내는 스퍼터링 타깃 (1) 의 평면도로 나타내는 형상을 스퍼터링 타깃 (108) 에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.

스퍼터링 타깃 (108) 에 있어서는, 산화물 소결체 (3) 는, 단부 영역 (7A, 7B), 내측 영역 (9A, 9B) 및 중간 영역 (11) 을 갖는다. 단부 영역 (7A) 및 내측 영역 (9A) 이 일체, 그리고, 단부 영역 (7B) 과 내측 영역 (9B) 이 일체이고, 내측 영역 (9A, 9B) 과 중간 영역 (11) 이 서로 분리되어 있다.

스퍼터링 타깃 (108) 의 단부 영역 (7A) 의 이면 (21B) 은, Y 방향에 있어서 경사져 있다. 단부 영역 (7B) 에 있어서도 이면이 이면 (21B) 과 마찬가지로 경사져 있다. 단부 영역 (7A, 7B) 의 이면이 경사져 있음으로써, 단부 영역 (7A, 7B) 의 두께는, Y 방향에 있어서, 산화물 소결체 (3) 의 외측에서 내측을 향하여 서서히 두꺼워진다. 그 때문에, 「파워 내성과 라이프를 양립시키기 쉽다」고 하는 효과를 나타낸다.

이면 (21B) 의 경사 각도는, 배킹 플레이트 (5) 의 본체 (13) 의 유지면 (13A) 과, 이면 (21B) 이 이루는 각도 θ₁ 이고, θ₁ 이 4 도 이상 15 도 이하인 것이 바람직하고, 5 도 이상 12 도 이하인 것이 보다 바람직하다. 단부 영역 (7B) 에 대해서도, 단부 영역 (7A) 과 동일한 경사 각도인 것이 바람직하다.

스퍼터링 타깃 (108) 에 있어서는, 내측 영역 (9A, 9B) 의 이면의 일부 또는 전체가 경사져 있는 것이 바람직하다. 도 12 에 나타내는 양태에서는, 내측 영역 (9A, 9B) 의 이면의 일부가 경사지고, 보다 구체적으로는, 내측 영역 (9A) 의 단부 영역 (7A) 측의 이면의 일부가 경사지고, 내측 영역 (9B) 의 단부 영역 (7B) 측의 이면의 일부가 경사져 있다. 스퍼터링 타깃 (108) 에 있어서, 내측 영역 (9A, 9B) 의 이면은, 배킹 플레이트 (5) 의 본체 (13) 의 유지면 (13A) 에 대해 대략 병행한 이면 (23B) 과, 경사지는 경사 이면 (23C) 을 포함한다. 내측 영역 (9A) 의 경사 이면 (23C) 의 경사 각도는, 배킹 플레이트 (5) 의 본체 (13) 의 유지면 (13A) 과, 내측 영역 (9A) 의 경사 이면 (23C) 이 이루는 각도 θ₂ 이고, θ₂ 가 4 도 이상 15 도 이하인 것이 바람직하고, 5 도 이상 12 도 이하인 것이 보다 바람직하다. 내측 영역 (9B) 에 대해서도, 내측 영역 (9A) 과 동일한 경사 각도인 것이 바람직하다.

스퍼터링 타깃 (108) 에 있어서는, 산화물 소결체 (3) 의 외측에서 내측을 향하여, 단부 영역 (7A) 의 이면의 경사와 내측 영역 (9A) 의 이면의 경사가 연속적으로 경사져 있는 (경사 각도가 일정한) 것이 바람직하다. 단부 영역 (7B) 의 이면의 경사와 내측 영역 (9B) 의 이면의 경사에 대해서도, 산화물 소결체 (3) 의 외측에서 내측을 향하여, 단부 영역 (7B) 의 이면의 경사와 내측 영역 (9B) 의 이면의 경사가 연속적으로 경사져 있는 (경사 각도가 일정한) 것이 바람직하다.

스퍼터링 타깃 (108) 에 있어서는, 단부 영역 (7A, 7B) 에 대응하는 스페이서 (17A, 17B) (단부 스페이서) 의 산화물 소결체 (3) 에 접하는 면이, 단부 영역 (7A, 7B) 의 이면에 대응하는 경사를 가지고 있는 것이 바람직하다. 또, 내측 영역 (9A, 9B) 도 이면에 경사를 갖기 때문에, 내측 영역 (9A, 9B) 의 이면 경사에 대응하는 경사를 갖는 스페이서 (내측 스페이서) 를 유지면 (13A) 에 형성하는 것이 바람직하다. 단부 스페이서와 내측 스페이서는, 일체여도 되고 별체여도 된다.

또, 스퍼터링 타깃 (108) 에 있어서도, 도 12 에 나타내는 바와 같이, XY 평면과 평행한 가상 평면 (27) 에 표면 (21A, 23A, 25A) 이 위치하는 상태 (「면일」) 인 것이 바람직하다. 단, 스퍼터링 타깃 (108) 에 있어서도, Z 방향의 높이의 차가 100 ㎛ 이하이면, 면일한 경우와 마찬가지로, 이상 방전 등의 문제를 방지할 수 있다.

스퍼터링 타깃 (108) 에 있어서,

단부 영역 (7A, 7B) 의 판두께의 최대값을 t₁₁ 로 하고,

단부 영역 (7A, 7B) 의 판두께의 최소값을 t₁₅ 로 하고,

단부 영역 (7A, 7B) 의 Y 방향의 폭을 L₁₁ 로 하고,

내측 영역 (9A, 9B) 의 판두께로서, 내측 영역 (9A, 9B) 의 이면에 있어서 경사지지 않은 영역에 있어서의 판두께를 t₁₂ 로 하고,

t₁₁, t₁₂, t₁₅, L₁₁ 및 L₁₃ 이, 이하의 식 (11), 식 (13), 식 (14), 식 (15) 및 식 (16) 을 만족시키는 것이 바람직하고, t₁₁, t₁₂, t₁₅, L₁₁ 및 L₁₃ 이, 식 (11) ∼ (16) 을 만족시키는 것이 보다 바람직하다.

t₁₂ ＞ t₁₁ ＞ t₁₅ … (11)

t₁₁ (㎜) ＜ 9 … (13)

10 ＜ L₁₁ (㎜) ＜ 35 … (14)

t₁₅ (㎜) ＞ 3 … (15)

3 ＜ L₁₃ (㎜) ＜ 35 … (16)

또한, 내측 영역 (9A, 9B) 의 판두께로서, 내측 영역 (9A, 9B) 의 이면에 있어서 경사지지 않은 영역에 있어서의 판두께가 일정하지 않은 경우에는, 이면의 경사가 없는 영역 내의 판두께의 최소값을 판두께 t₁₂ 로 한다.

또한, 스퍼터링 타깃 (108) 과 같이, 단부 영역 (7A, 7B) 의 이면이 Y 방향에 있어서, 산화물 소결체 (3) 의 외측에서 내측을 향하여 연속적으로 경사져 있는 경우 (경사 각도가 일정한 경우) 에는, 단부 영역 (7A, 7B) 의 외측 단면 (18) 에 있어서의 단부 영역 (7A, 7B) 의 두께가 t₁₅　에 상당하고, 단부 영역 (7A, 7B) 의 내측 단면 (28) 에 있어서의 단부 영역 (7A, 7B) 의 두께가 t₁₁ 에 상당한다.

스퍼터링 타깃은, 식 (15) 를 만족시킴으로써, 스퍼터 방전시에 잘 균열되지 않게 된다.

스퍼터링 타깃은, 식 (16) 을 만족시킴으로써, 파워 내성과 타깃 수명 (TG 라이프) 을 양립시킬 수 있다.

식 (16) 은, 바람직하게는, 하기 식 (16A) 이다.

5 ≤ L₁₃ (㎜) ＜ 35 … (16A)

스퍼터링 타깃은, 식 (11) 을 만족시킴으로써, 파워 내성과 타깃 수명 (TG 라이프) 을 양립시킬 수 있다.

또, 식 (11) 을 규정하는 이유는 이하와 같다.

자장 요동형의 마그네트론 스퍼터 장치에 있어서, 성막시에 자장 (M) 은, X 방향으로 요동한다. Y 방향으로는, 거의 요동하지 않는다. 그 때문에, 내측 영역 (9A, 9B) 및 단부 영역 (7A, 7B) 은, 자장 (M) 의 단부가 항상 근방에 위치하는 영역으로, 내측 영역 (9A, 9B) 및 단부 영역 (7A, 7B) 의 상면 (표면) 은, 다른 영역의 상면 (표면) 과 비교해서, 자장 (M) 에 갇힌 플라즈마에 의해 고온이 되기 쉽다.

또, 단부 영역 (7A, 7B) 은, Y 방향의 외측 단면 (18) 이 다른 영역에 근접해 있지 않기 때문에, 단부 영역 (7A, 7B) 의 하면은, 다른 영역의 하면과 비교해서, 배킹 플레이트 (5) 에 의한 냉각 효율이 양호하여, 저온이 되기 쉽다.

따라서, 단부 영역 (7A, 7B) 의 t₁₁ 은, 얇은 편이 바람직하다.

또, 스퍼터링 타깃 (108) 은, 자장 요동 타입의 장치용 타깃이기 때문에, 내측 영역 (9A, 9B) 은, 성막시에 자장 (M) 및 자장 (M) 에 갇힌 플라즈마가 항상 위치하는 영역이다. 따라서, 스퍼터링 타깃 (108) 의 수명을 늘리기 위해서는, 판두께 t₁₂ 가 두꺼운 편이 바람직하다.

따라서, 단부 영역 (7A, 7B) 의 판두께 t₁₁ 은, 내측 영역 (9A, 9B) 의 판두께 t₁₂ 보다 얇은 것이 바람직하다.

또한, 스퍼터링 타깃 (108) 과 같이, 플라즈마가 집중되는 영역을 두껍게 한 타깃을, EP (이로젼 패턴) 형상 타깃이라고도 한다.

식 (12) 내지 식 (14) 를 규정하는 이유는 이하와 같다.

L₁₁ 이 길어질수록 단부 영역 (7A, 7B) 이 자장 (M) 의 단부에 가까워진다 (도 3 참조. 도 3 의 L₁ 은, 스퍼터링 타깃 (108) 에 있어서의 L₁₁ 과 대응한다). 그 때문에, 성막시에 단부 영역 (7A, 7B) 이 마모되기 쉬워진다. 따라서 L₁₁ 이 길어질수록 t₁₁ 은 두껍게 할 필요가 있다 (식 (12)).

식 (12) 는, 바람직하게는 하기 식 (12A) 이고, 보다 바람직하게는 하기 식 (12B) 이고, 더욱 바람직하게는 하기 식 (12C) 이고, 특히 바람직하게는 하기 식 (12D) 이다.

t₁₁ (㎜) ≥ L₁₁ (㎜) × 0.1 ＋ 4.25 … (12A)

t₁₁ (㎜) ≥ L₁₁ (㎜) × 0.1 ＋ 4.5 … (12B)

t₁₁ (㎜) ≥ L₁₁ (㎜) × 0.1 ＋ 4.75 … (12C)

t₁₁ (㎜) ≥ L₁₁ (㎜) × 0.1 ＋ 5 … (12D)

단, t₁₁ 을 지나치게 두껍게 하면, 열 응력에 의한 균열이 생기기 쉬워지기 때문에, 두께에는 상한이 있다 (식 (13)).

또한, L₁₁ 이 지나치게 길면 단부 영역 (7A, 7B) 이 자장 (M) 의 단부에 가까워지기 때문에, L₁₁ 에도 상한이 있다 (식 (14)). L₁₁ 이 지나치게 짧으면 단부 영역 (7A, 7B) 이 지나치게 좁아져, 열 응력에 의한 균열이 생기기 쉬워지기 때문에, L₁₁ 에는 하한도 있다 (식 (14)).

t₁₁ 및 L₁₁ 은, 이하의 식 (13A) 및 식 (14A) 에 나타내는 조건을 만족시키는 것이 보다 바람직하다.

t₁₁ (㎜) ＜ 8.5 … (13A)

12.5 ≤ L₁₁ (㎜) ≤ 32.5 … (14A)

t₁₁ 및 L₁₁ 은, 이하의 식 (13B) 및 식 (14B) 에 나타내는 조건을 만족시키는 것이 더욱 바람직하다.

t₁₁ (㎜) ≤ 8 … (13B)

15 ≤ L₁₁ (㎜) ≤ 30 … (14B)

스퍼터링 타깃 (108) 의 수명을 길게 하기 위해서는, t₁₁ 및 t₁₂ 는, 이하의 식 (17) 을 만족시키는 것이 보다 바람직하다.

0.6 ＜ t₁₁/t₁₂ ＜ 0.8 … (17)

중간 영역 (11) 의 판두께를 t₁₃ 으로 한 경우, t₁₃, t₁₂ 및 t₁₃ 은, 이하의 식 (18) 을 만족시키는 것이 보다 바람직하다.

t₁₂ ＞ t₁₁ ＞ t₁₃ … (18)

이것은, 성막시에, 자장 (M) 의 X 방향 위치에 따라서는 플라즈마가 중간 영역 (11) 에 접촉하지 않는 시간이 있고, 중간 영역 (11) 은, 단부 영역 (7A, 7B) 및 내측 영역 (9A, 9B) 과 비교해서 소모가 느리기 때문에, 반드시 두껍게 할 필요가 없기 때문이다. 또, 중간 영역 (11) 의 판두께를 얇게 하는 편이 비용면에서 유리하기 때문이다.

중간 영역 (11) 내에서 판두께가 일정하지 않은 경우에는, 영역 내의 판두께의 최소값을 판두께 t₁₃ 으로 한다.

제 3 양태에 관련된 산화물 소결체 (3) 의 구체적인 치수는, 식 (12) 를 만족시키는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 대형 스퍼터 장치에 표준으로 사용되는, 자장 요동형의 마그네트론 스퍼터 장치용 타깃으로서 바람직한 범위로서, 이하의 범위를 들 수 있다.

스퍼터링 타깃 (108) 에 있어서, 장방형의 장변 (도 3 의 L_Y 와 대응.) 은, 2300 ㎜ 이상, 3800 ㎜ 이하가 바람직하다. 스퍼터링 타깃 (108) 에 있어서, 장방형의 장변 (도 3 의 L_Y 와 대응.) 은, 보다 바람직하게는 2500 ㎜ 이상, 3600 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 2500 ㎜ 이상, 3400 ㎜ 이하이다.

스퍼터링 타깃 (108) 에 있어서, 장방형의 단변 (도 3 의 L_x 와 대응.) 은, 200 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하가 바람직하다. 스퍼터링 타깃 (108) 에 있어서, 장방형의 단변 (도 3 의 L_x 와 대응.) 은, 보다 바람직하게는 230 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 250 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하이다.

판두께 t₁₂ 는, 9 ㎜ 이상, 15 ㎜ 이하가 바람직하다. 판두께 t₁₂ 는, 보다 바람직하게는 9 ㎜ 이상, 12 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 9 ㎜ 이상, 10 ㎜ 이하이다.

L₁₁ 은, 10 ㎜ 초과, 35 ㎜ 미만이 바람직하고, 보다 바람직하게는 12.5 ㎜ 이상, 32.5 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 15 ㎜ 이상, 30 ㎜ 이하이고, 15 ㎜ 이상, 20 ㎜ 이하가 특히 바람직하다.

내측 영역 (9A, 9B) 의 Y 방향 (제 1 방향) 의 폭 L₁₂ 는, 170 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하가 바람직하다. 내측 영역 (9A, 9B) 의 Y 방향 (제 1 방향) 의 폭 L₁₂ 는, 보다 바람직하게는 180 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 185 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하이다. 폭 L₁₃ 과 폭 L₁₂ 는, L₁₂ ≥ L₁₃의 관계를 만족시키고, L₁₂ ＞ L₁₃ 의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.

중간 영역 (11) 의 폭 L₁₄ (도 12 참조) 는, 1700 ㎜ 이상, 3500 ㎜ 이하가 바람직하다. 중간 영역 (11) 의 폭 L₁₄ (도 12 참조) 는, 보다 바람직하게는 1900 ㎜ 이상, 3200 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 2000 ㎜ 이상, 3000 ㎜ 이하이다.

영역 (11A, 11B, 11C) 의 폭 L₁₅(도 12 참조) 는, 250 ㎜ 이상, 1700 ㎜ 이하가 바람직하다. 영역 (11A, 11B, 11C) 의 폭 L₁₅(도 12 참조) 는, 보다 바람직하게는 500 ㎜ 이상, 1200 ㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 600 ㎜ 이상, 1000 ㎜ 이하이다.

스퍼터링 타깃 (108) 을, 자장 요동형의 마그네트론 스퍼터에 사용하는 경우, X 방향에서, 성막시의 소모가 가장 큰 위치 및 그 위치의 소모 깊이를 기준으로, L₁₁ 및 단부 영역 (7A, 7B) 의 내측 단부 (도 12 의 X 방향 위치 (P)) 를 규정할 수도 있다. 여기에서는, 성막시의 소모가 가장 큰 위치를 최대 이로젼 위치라고도 칭한다. 최대 이로젼 위치에 있어서의 소모 깊이를 최대 이로젼 깊이라고도 칭한다.

P 의 위치는, 최대 이로젼 깊이의 50 ％ 이상 75 ％ 이하의 소모 깊이가 되는 위치가 바람직하다. 50 ％ 이상의 소모 깊이의 위치로 함으로써, 스퍼터링 타깃 (108) 이 잘 균열되지 않게 된다. 75 ％ 이하의 소모 깊이의 위치로 함으로써, 타깃 수명을 유지할 수 있다.

P 의 위치는, 최대 이로젼 위치로부터 X 방향 단부를 향하여 10 ㎜ 이상, 30 ㎜ 이하의 위치가 바람직하다. 10 ㎜ 이상의 위치로 함으로써, 타깃 수명을 유지할 수 있다. 30 ㎜ 이하의 위치로 함으로써, 스퍼터링 타깃 (108) 이 잘 균열되지 않게 된다.

스퍼터링 타깃 (108) 에 있어서의 내측 영역 (9A, 9B) 과 중간 영역 (11) 의 갭 (G₂) 의 치수도 특별히 한정되지 않는다. 갭 (G₂) 의 치수는, 예를 들어, 0.1 ㎜ ∼ 0.5 ㎜ 정도이다.

이상이, 스퍼터링 타깃의 각종 양태의 설명이다.

(스퍼터링 타깃의 조성, 결정 구조 및 물성)

다음으로, 본 발명의 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃 (1) 의 조성 및 결정 구조에 대하여 설명한다.

스퍼터링 타깃 (1) 의 조성 및 결정 구조는, 특별히 한정되지 않는다. 다만, 본 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃 (1) 으로는, 자장 요동형의 마그네트론 스퍼터 장치를 사용한 성막시에, 균열의 문제가 발생하는, 선팽창률이 크고, 열 전도율이 작은 산화물 소결체를 포함하는 스퍼터링 타깃이 바람직하다. 산화물 소결체로는, 인듐 원소 (In), 주석 원소 (Sn) 및 아연 원소 (Zn) 를 함유하는 산화물로 이루어지고, Zn₂SnO₄ 로 나타내는 스피넬 구조 화합물을 함유하는 소결체가 효과적이다. 또한, 산화물 소결체로는, In₂O₃(ZnO)_m〔식 중, m 은 2 ∼ 7 의 정수이다.〕으로 나타내는 육방정 층상 화합물도 함유하는 소결체가 보다 효과적이다.

스퍼터링 타깃의 결정 구조는, X 선 회절 측정 장치 (XRD) 에 의해 확인할 수 있다.

산화인듐과 산화아연으로 이루어지는 육방정 층상 화합물은, X 선 회절법에 의한 측정에 있어서, 육방정 층상 화합물에 귀속되는 X 선 회절 패턴을 나타내는 화합물이다. 구체적으로는, In₂O₃(ZnO)_m으로 나타내는 화합물이다. 식 중의 m 은, 2 ∼ 7, 바람직하게는 3 ∼ 5 의 정수이다. m 이 2 이상이면, 화합물은 육방정 층상 구조를 취한다. 또, m 이 7 이하이면, 체적 저항률을 낮출 수 있다.

산화물 소결체는, 각 원소의 원자비가 하기 식 (7) 을 만족시키는 것이 바람직하다.

0.40 ≤ Zn/(In ＋ Sn ＋ Zn) ≤ 0.80 … (7)

Zn/(In ＋ Sn ＋ Zn) 이 0.4 이상이면, 스퍼터링 성막했을 때에, 산화물 소결체 중에 스피넬상이 생기기 쉬워져, 반도체로서의 특성을 용이하게 얻을 수 있다. Zn/(In ＋ Sn ＋ Zn) 이 0.80 이하이면, 산화물 소결체에 있어서 스피넬상의 이상립 성장에 의한 강도의 저하를 억제할 수 있다. 또, Zn/(In ＋ Sn ＋ Zn) 이 0.80 이하이면, 산화물 반도체막의 이동도의 저하를 억제할 수 있다. Zn/(In ＋ Sn ＋ Zn) 은, 0.50 이상 0.70 이하인 것이 보다 바람직하다.

산화물 소결체는, 각 원소의 원자비가 하기 식 (8) 을 만족시키는 것이 바람직하다.

0.15 ≤ Sn/(Sn ＋ Zn) ≤ 0.40 … (8)

Sn/(Sn ＋ Zn) 이, 0.15 이상이면, 산화물 소결체에 있어서 스피넬상의 이상립 성장에 의한 강도의 저하를 억제할 수 있다. Sn/(Sn ＋ Zn) 이 0.40 이하이면, 산화물 소결체 중에 있어서, 스퍼터시의 이상 방전의 원인이 되는 산화주석의 응집을 억제할 수 있다. 또, Sn/(Sn ＋ Zn) 이 0.40 이하이면, 스퍼터링 타깃을 사용하여 성막된 산화물 반도체막은, 옥살산 등의 약산에 의한 에칭 가공을 용이하게 실시할 수 있다. Sn/(Sn ＋ Zn) 이 0.15 이상이면, 에칭 속도가 지나치게 빨라지는 것을 억제할 수 있어 에칭의 제어가 용이해진다. Sn/(Sn ＋ Zn) 은, 0.15 이상 0.35 이하인 것이 보다 바람직하다.

산화물 소결체는, 각 원소의 원자비가 하기 식 (9) 를 만족시키는 것이 바람직하다.

0.10 ≤ In/(In ＋ Sn ＋ Zn) ≤ 0.35 … (9)

In/(In ＋ Sn ＋ Zn) 은, 0.10 이상으로 함으로써, 얻어지는 스퍼터링 타깃의 벌크 저항을 낮출 수 있다. 또, 산화물 반도체막의 이동도가 극단적으로 낮아지는 것을 억제할 수 있다. In/(In ＋ Sn ＋ Zn) 이 0.35 이하이면, 스퍼터링 성막했을 때에, 막이 도전체가 되는 것을 억제할 수 있어, 반도체로서의 특성을 얻는 것이 용이해진다. In/(In ＋ Sn ＋ Zn) 은, 0.10 이상 0.30 이하인 것이 보다 바람직하다.

산화물 소결체의 각 금속 원소의 원자비는, 원료의 배합량에 의해 제어할 수 있다. 또, 각 원소의 원자비는, 유도 결합 플라즈마 발광 분광 분석 장치 (ICP-AES) 에 의해 함유 원소를 정량 분석하여 구할 수 있다.

다음으로, 스퍼터링 타깃에 포함되는 산화물 소결체의 물성을 설명한다.

산화물 소결체는, 항절 강도 30 점의 평균값이 320 ㎫ 이하인 것이 바람직하고, 300 ㎫ 이하인 것이 보다 바람직하다.

산화물 소결체는, 항절 강도 30 점의 최저값이 200 ㎫ 이하인 것이 바람직하고, 180 ㎫ 이하인 것이 보다 바람직하다.

산화물 소결체의 항절 강도는, 산화물 소결체의 1 타일로부터 균등하게 3 ㎜ × 4 ㎜ × 40 ㎜ 의 시험편을 잘라내고, JIS R 1601 에 준거하여 3 점 굽힘 시험을 실시함으로써 측정할 수 있다. 30 개의 시험편에 대하여 항절 강도를 측정하고, 그 평균값 및 최저값을 산출하였다.

산화물 소결체는, 선팽창 계수가 7.50 × 10^-6/K 이상인 것이 바람직하고, 7.7 × 10^-6/K 이상인 것이 보다 바람직하다.

산화물 소결체의 선팽창 계수는, JIS R 1618 법에 준거하여, 측정 온도 30 ℃ ∼ 500 ℃, 승온 속도 10 K/min, 대기 중 분위기에서 실시함으로써 측정할 수 있다.

산화물 소결체는, 탄성률이 150 ㎬ 이상인 것이 바람직하고, 155 ㎬ 인 것이 보다 바람직하다.

산화물 소결체의 탄성률은, JIS R 1602 법에 준거하여, 초음파 탐상 장치를 사용하여, 실온, 대기 중에서 실시함으로써 측정할 수 있다.

산화물 소결체는, 열 전도율이 6.5 (W/m/K) 이하인 것이 바람직하고, 6.0 (W/m/K) 이하인 것이 보다 바람직하다.

산화물 소결체의 열 전도율은, JIS R 1611 법에 준거하여, 비열 용량을 레이저 플래시법 (실온, 진공 중) 으로 측정하고, 열 확산율을 레이저 플래시법 (실온, 대기 중) 으로 측정하고, 열 전도율을 하기 식으로부터 산출하였다.

λ (열 전도율) ＝ Cp (비열 용량) × ρ (밀도) × α (열 확산율)

ρ 는, 산화물 소결체의 밀도이다.

산화물 소결체의 밀도는, 열 전도율 측정 샘플의 치수 및 중량으로부터 산출하였다.

산화물 소결체는, (선팽창 계수 × 탄성률)/열 전도율이 200 ㎩/W 이상인 것이 바람직하고, 220 ㎩/W 이상인 것이 보다 바람직하다.

이상이, 본 발명의 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃 (1) 의 조성, 결정 구조 및 물성에 대한 설명이다.

스퍼터링 타깃 (1) 의 조성, 결정 구조 및 물성에 대한 설명은, 제 2 양태 및 제 3 양태에 관련된 스퍼터링 타깃에도 적용할 수 있다.

(산화물 반도체막의 성막 방법)

다음으로, 본 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃 (1) 을 사용한, 산화물 반도체막의 성막 방법에 대하여 간단하게 설명한다.

성막 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 단, 스퍼터링 타깃 (1) 은, 자장 요동형의 마그네트론 스퍼터 장치를 성막 장치로서 사용한 성막에 바람직하다.

구체적으로는, 자장 (M) 의 요동 방향을 X 방향으로 하고, 자장 (M) 의 Y 방향에 있어서의 단부가 내측 영역 (9A) 으로부터 단부 영역 (7A), 내측 영역 (9B) 으로부터 단부 영역 (7B) 에 위치하도록 성막을 실시한다. 이 방법에 의하면, 가장 판두께 t₂ 가 두꺼운 내측 영역 (9A, 9B) 에 플라즈마가 집중되기 때문에, 타깃 수명을 확보할 수 있다. 또한, 이 방법에 의하면, 판두께가 내측 영역 (9A, 9B) 보다 얇은 단부 영역 (7A, 7B) 의 열 응력이 가장 높아지기 때문에, 균열도 방지할 수 있다.

이상이 본 실시형태에 관련된 스퍼터링 타깃 (1) 을 사용한, 산화물 반도체막의 성막 방법의 설명이다.

스퍼터링 타깃 (1) 을 사용한, 산화물 반도체막의 성막 방법의 설명은, 제 2 양태 및 제 3 양태에 관련된 스퍼터링 타깃에도 적용할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 의하면, Y 방향으로 배열된 단부 영역 (7A, 7B) 과 내측 영역 (9A, 9B) 을 갖는 판상의 산화물 소결체 (3) 를 구비하고, t₁, L₁ 및 t₂ 가, 식 (1) ∼ 식 (4) 를 만족시킨다.

그 때문에, 타깃 수명을 극단적으로 짧게 하지 않고, 성막시에 있어서의 균열을 방지할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 실시예에 한정되지 않는다.

(예비 시험)

먼저 예비 시험으로서, 공지된 ITZO 계 스퍼터링 타깃을, 마그네트론 스퍼터에 사용한 경우를 시뮬레이션하고, 응력 분포와 이로젼 영역의 관계를 계산하였다. 구체적인 순서는 이하와 같다.

먼저, 스퍼터링 타깃으로서, 도 13 에 나타내는 공지된 ITZO 계 스퍼터링 타깃 (1A) 을 상정하였다. 이 스퍼터링 타깃 (1A) 은, 도 1 에 나타내는 스퍼터링 타깃 (1) 과는 달리, 단부 영역 (7A, 7B) 및 내측 영역 (9A, 9B) 을 합친 영역에 상당하는 비교 단부 영역 (31) 을 단부에 갖는다. 스퍼터링 타깃 (1A) 의 밀도는 6.39 g/㎤, 푸아송비는 0.28, 탄성률 (E) 은 158 ㎬, 선팽창률 (α) 은 7.7 × 10^-6/K, 열 전도율 (λ) 은 4.87 W/m/K, 비열은 416 J/㎏/℃ 로 하였다.

스퍼터링 타깃 (1A) 의 치수로는, X 방향의 전체 길이 L_x 를 272 ㎜, Y 방향의 전체 길이 L_Y 를 2525 ㎜, 비교 단부 영역 (31) 의 판두께 t₂ 를 9 ㎜, 비교 단부 영역 (31) 의 Y 방향 길이를 200 ㎜, 중간 영역 (11) 의 판두께 t₃ 을 6 ㎜ 로 하였다.

이 스퍼터링 타깃 (1A) 에 대해, X 방향의 최대 길이가 232 ㎜, Y 방향의 최대 길이가 2576 ㎜ 가 되는 루프를 형성하는 자장 (M) 을 상정하고, 자장 (M) 을 0.1 ㎜/s 로 X 방향의 양 단부 사이를 왕복 이동 (요동) 시켰다.

스퍼터 전력은 16 ㎾, 열 전달 계수는 5800 W/㎡/K 로 하였다.

이 조건에서 2000 초 유지한 후의, 스퍼터링 타깃 (1A) 의 판두께 방향 온도차를 유한 요소법으로 계산하고, 식 (A) 및 식 (B) 를 이용하여 열 응력을 구하고, 상대적인 분포를 계산하였다.

열 응력 (σ) ＝ -E × α × ΔT … (A)

ΔT ＝ [Q × d/A]/λ … (B)

식 (A) 및 식 (B) 중의 기호의 설명은 이하와 같다.

E : 스퍼터링 타깃의 탄성률 (㎬)

α : 스퍼터링 타깃의 선팽창률 (10^-6/K)

ΔT : 판두께 방향에 있어서의 스퍼터링 타깃의 표리의 온도차 (K)

Q : 판두께 방향으로 스퍼터링 타깃의 앞에서 뒤로 통과하는 열량 (W)

d : 스퍼터링 타깃의 판두께 (㎜)

A : 판두께 방향에서 본 스퍼터링 타깃의 면적 (㎟)

λ : 스퍼터링 타깃의 열 전도율 (W/m/K)

예비 시험의 결과를 도 13 에 나타낸다.

도 13 에 나타내는 바와 같이, 가장 열 응력이 높은 영역은, Y 방향의 단부였다.

(파워 내성 및 라이프 시험 1)

예비 시험의 결과로부터, 본 발명자는, 가장 열 응력이 높은 Y 방향의 단부의 판두께를 얇게 하면, 열 응력을 낮출 수 있어, 타깃 수명을 극단적으로 짧게 하지 않고 균열을 방지할 수 있는 것은 아닐까라고 생각하였다.

그래서, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 판두께 t₁ 을 판두께 t₂ 보다 얇게 하고, 다른 치수는 예비 시험과 동일한 스퍼터링 타깃 (1) 을 제작하고 (시료 번호 2), 실기 (實機) 인 마그네트론 스퍼터 장치로, 예비 시험과 동일한 조건에서 파워 내성 및 타깃 수명 (라이프) 을 측정하였다. L₁ 은 15 ㎜, L₂ 는 185 ㎜ 로 하였다.

파워 내성은, 스퍼터링 타깃에 균열이 생기지 않는 최대 한도의 스퍼터 전력이다. 스퍼터링 타깃에 아킹이 발생한 경우에 균열이 생겼다고 판단하였다.

라이프는, 파워 내성에, 스퍼터링 타깃의 두께가 나머지 1 ㎜ 가 될 때까지 필요로 한 시간 (여기에서는 단위는 [hr]) 을 곱한 값을 구하고, 예비 시험과 동일 조건의 스퍼터링 타깃의 라이프를 100 ％ 로 했을 때의 비율로 하였다.

결과를 표 1 에 나타낸다. 표 1 에는, 비교예로서, 스퍼터링 타깃의 두께를 6 ㎜ 로 균일하게 한 경우 (시료 번호 3) 도 나타낸다. 예비 시험의 스퍼터링 타깃에 대해서는, 시료 번호 1 로 하여 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 실시예는, 라이프를 짧게 하지 않고, 예비 시험보다 파워 내성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. 이 결과로부터, Y 방향의 단부의 판두께를 얇게 하면, 라이프를 짧게 하지 않고, 고밀도의 성막이 가능한 것이 시사되었다.

(이로젼 깊이 분포 측정)

다음으로, Y 방향의 단부의 판두께를 얇게 한 것에 의해서, 스퍼터링 타깃의 소모의 깊이 및 소모의 위치가 영향을 받지 않는지를 조사하기 위해, 「시료 번호 2」의 시험 개시 후 100 시간 경과 후의 시료에 대하여, Y 방향의 이로젼 깊이의 분포를 측정하였다.

측정 영역은, Y 방향과 평행한 3 개 지점 (도 13 의 상단으로부터 X 방향으로 50 ㎜, 136 ㎜ 및 222 ㎜, 도 14 에서는 X 방향 위치 : 4, 5, 6 이라고 기재) 으로 하고, 3 개 지점의 실측값 및 평균값을 구하였다.

결과를 도 14 에 나타낸다. 도 14 의 가로축의 「Y 방향 위치」란, Y 방향 좌단을 0 으로 한 경우의 Y 방향에 있어서의 위치를 의미한다.

도 14 에 나타내는 바와 같이, 이로젼 깊이가 가장 깊은 영역은, Y 방향의 단부로부터 15 ㎜ 초과, 30 ㎜ 이하 정도, 내측의 영역이었다. 이것은 내측 영역 (9A, 9B) 의 범위 내이다. 또 Y 방향의 단부로부터 15 ㎜ 이하의 영역은, 최대 이로젼 깊이의 75 ％ 이하의 소모 깊이로, 대부분은 50 ％ 이하였다.

이 결과로부터, 가장 열 응력이 높은 영역과, 이로젼 깊이가 가장 깊은 영역은 상이한 것을 알 수 있었다. 그 때문에, 특허문헌 7 ∼ 8 에 기재된 바와 같이, 이로젼 깊이가 가장 깊은 영역을 분할해도, 열 응력에 의한 균열의 방지는 불충분한 것을 알 수 있었다.

또, 이 결과로부터, 단부 영역 (7A, 7B) 은, 열 응력이 가장 큰 한편, 이로젼 깊이는 내측 영역 (9A, 9B) 과 비교해서 얕기 때문에, 판두께 t₁ 을 얇게 해도 라이프에 잘 영향받지 않는 것을 알 수 있었다.

(L₁, t₁ 및 t₂ 의 최적화)

다음으로, 라이프를 극단적으로 짧게 하지 않고 파워 내성을 향상시킬 수 있는 L₁, t₁ 및 t₂ 의 범위를 특정하기 위해, 시료 번호 2 에 있어서, L₁, t₁ 및 t₂ 를 변화시킨 스퍼터링 타깃을 제작하고, 다른 조건은 시료 번호 2 와 동일한 조건에서, 파워 내성 및 라이프를 평가하였다. 라이프는, 80 ％ 이상을 합격으로 하였다. 파워 내성은, 10 ㎾ 이상을 합격으로 하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 표 2 중, 식 (1) ∼ (4) 의 각각을 만족시키는 경우를 「A」라고 표기하고, 만족시키지 않는 경우를 「B」라고 표기하였다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 식 (1) 내지 식 (4) 전부를 만족시키는 경우에는, 파워 내성 및 라이프가 합격이었다.

또, 파워 내성 및 라이프가 합격인 스퍼터링 타깃 중에서도, 0.6 ＜ t₁/t₂ ＜ 0.8 의 범위를 만족시키는 스퍼터링 타깃 (시료 번호의 8, 9, 13) 에 있어서, 파워 내성이 보다 높았다.

(파워 내성 및 라이프 시험 2)

도 12 에 나타내는 바와 같이 단부 영역 (7A, 7B) 및 내측 영역 (9A, 9B) 의 이면에 경사를 갖고, 표 3 에 나타내는 치수를 만족시키는 ITZO 계 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 경사 각도 및 표 3 에 나타내는 치수 이외의 치수는, 전술한 예비 시험과 마찬가지로 제작하였다.

제작한 스퍼터링 타깃에 대하여, 실기인 마그네트론 스퍼터 장치로, 예비 시험과 동일한 조건에서 파워 내성 및 타깃 수명 (라이프) 을 측정하였다.

전술한 「파워 내성 및 라이프 시험 1」과 동일한 평가 기준을 사용하여, 표 3 에 나타내는 시료 번호의 스퍼터링 타깃에 대하여, 파워 내성 및 타깃 수명 (라이프) 을 평가하였다. 평가 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다. 시료 번호 28 로는, 경사 각도가 0°이고, 단부 영역의 이면이 경사지지 않은 시료를 사용하였다.

표 3 중, 식 (11) ∼ (16) 의 각각을 만족시키는 경우를 「A」라고 표기하고, 만족시키지 않는 경우를 「B」라고 표기하였다.

표 3 및 표 4 에 나타내는 바와 같이, 시료 번호 23 ∼ 27 과 같이, 단부 영역의 이면이 산화물 소결체의 단부로부터 내측을 향하는 내리막 구배의 경사를 갖고, 또한 식 (12) 의 관계를 만족시킴으로써, 파워 내성 및 타깃 수명 (라이프) 이 합격이었다. 또한, 시료 번호 26 및 시료 번호 27 과 같이, 단부 영역의 경사 각도가 10 도 이상 12 도 이하임으로써, 타깃 수명 (라이프) 이 향상되었다.

1 : 스퍼터링 타깃,
3 : 산화물 소결체,
5 : 배킹 플레이트,
7A, 7B : 단부 영역,
9A, 9B : 내측 영역,
11 : 중간 영역,
13 : 본체,
13A : 유지면,
15 : 볼록부,
17A, 17B : 스페이서,
21A, 23A, 25A : 표면,
21B, 23B, 25B : 이면.

Claims

판상의 산화물 소결체와, 배킹 플레이트와, 스페이서를 구비하고,
상기 산화물 소결체는, 제 1 방향으로 배열된 복수의 영역을 갖고, 평면 형상이 장방형의 판상이고, 상기 제 1 방향은, 장방형의 장변 방향이며,
상기 복수의 영역은,
상기 제 1 방향에 있어서의 단부를 포함하는 영역인 단부 영역과,
상기 단부로부터 상기 제 1 방향을 향하여 세어 내측으로 2 번째 영역인 내측 영역과,
상기 단부로부터 상기 제 1 방향을 향하여 세어 내측으로 3 번째 영역인 중간 영역
을 갖고,
상기 배킹 플레이트는, 상기 산화물 소결체를 유지하는 유지면과, 상기 유지면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 중간 영역을 유지하는 볼록부를 갖고,
상기 스페이서는, 상기 유지면과 상기 단부 영역 사이에 형성되며,
상기 단부 영역의 판두께를 t₁, 상기 단부 영역의 상기 제 1 방향의 폭을 L₁, 상기 내측 영역의 판두께를 t₂, 상기 중간 영역의 두께를 t₃ 으로 한 경우, t₁, L₁, 및 t₂ 가, 이하의 식 (1), 식 (2), 식 (3A) 및 식 (4A) 를 만족시키고, t₁, t₂, 및 t₃ 이 이하의 식 (6) 을 만족시키는, 스퍼터링 타깃.
t₂ ＞ t₁ … (1)
t₁ (㎜) ＞ L₁ (㎜) × 0.1 ＋ 4 … (2)
t₁ (㎜) ＜ 8.5 … (3A)
12.5 ≤ L₁ (㎜) ≤ 32.5 … (4A)
t₂ ＞ t₁ ＞ t₃ … (6)
제 1 항에 있어서,
추가로, t₁ 및 t₂ 가 이하의 식 (5) 를 만족시키는, 스퍼터링 타깃.
0.6 ＜ t₁/t₂ ＜ 0.8 … (5)
제 1 항에 있어서,
상기 산화물 소결체는, 상기 복수의 영역이 서로 분리되어 배열되어 있는, 스퍼터링 타깃.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 산화물 소결체는, 장방형의 장변이 2300 ㎜ 이상, 3800 ㎜ 이하, 단변이 200 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하, 상기 내측 영역의 판두께 t₂ 가 9 ㎜ 이상, 15 ㎜ 이하, L₁ 이 10 ㎜ 초과, 35 ㎜ 미만, 상기 내측 영역의 상기 제 1 방향의 폭이 170 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하인, 스퍼터링 타깃.
판상의 산화물 소결체와,
상기 산화물 소결체를 유지하는 배킹 플레이트와,
상기 산화물 소결체와 상기 배킹 플레이트 사이에 형성된 스페이서를 구비하고,
상기 산화물 소결체는, 제 1 방향으로 배열된 복수의 영역을 갖고, 평면 형상이 장방형의 판상이고, 상기 제 1 방향은, 장방형의 장변 방향이며,
상기 복수의 영역은,
상기 제 1 방향에 있어서의 단부를 포함하는 영역인 단부 영역과,
상기 단부로부터 상기 제 1 방향을 향하여 세어 내측으로 2 번째 영역인 내측 영역과,
상기 단부로부터 상기 제 1 방향을 향하여 세어 내측으로 3 번째 영역인 중간 영역
을 갖고,
상기 배킹 플레이트는, 상기 단부 영역 및 상기 내측 영역을 유지하는 유지면과, 상기 유지면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 중간 영역을 유지하는 볼록부를 갖고,
상기 스페이서는, 상기 유지면과 상기 단부 영역 사이에 형성되고, 상기 단부 영역을 유지하고,
상기 단부 영역은, 상기 유지면에 대향하는 이면을 갖고,
상기 단부 영역의 이면은, 상기 유지면에 대해 경사지고,
상기 단부 영역의 이면의 경사는, 상기 산화물 소결체의 상기 단부로부터 내측을 향하여 내리막 구배이고,
상기 내측 영역은, 상기 유지면에 대향하는 이면을 갖고,
상기 내측 영역의 이면의 일부가, 상기 유지면에 대해 경사지고,
상기 내측 영역의 이면의 경사는, 상기 산화물 소결체의 상기 단부로부터 내측을 향하여 내리막 구배이고,
상기 단부 영역의 판두께의 최대값을 t₁₁ 로 하고, 상기 내측 영역의 판두께로서, 상기 내측 영역의 이면에 있어서 경사지지 않은 영역에 있어서의 판두께를 t₁₂ 로 하고, 상기 중간 영역의 판두께를 t₁₃ 으로 하고, 상기 단부 영역의 상기 제 1 방향의 폭을 L₁₁ 로 한 경우,
t₁₁, 및 L₁₁ 이, 이하의 식 (12) 를 만족시키고, t₁₁, t₁₂, 및 t₁₃ 은, 이하의 식 (18) 을 만족시키는, 스퍼터링 타깃.
t₁₁ (㎜) ＞ L₁₁ (㎜) × 0.1 ＋ 4 … (12)
t₁₂ ＞ t₁₁ ＞ t₁₃ … (18)
제 6 항에 있어서,
상기 단부 영역의 이면과 상기 유지면이 이루는 각도가, 4 도 이상 15 도 이하인, 스퍼터링 타깃.
제 6 항에 있어서,
상기 단부 영역의 판두께의 최소값을 t₁₅ 로 하고,
상기 내측 영역의 폭으로서, 상기 내측 영역의 이면에 있어서 경사져 있는 영역의 상기 제 1 방향의 폭을 L₁₃ 으로 한 경우,
t₁₁, t₁₂, t₁₅, L₁₁, 및 L₁₃ 이, 이하의 식 (11), 식 (13), 식 (14), 식 (15) 및 식 (16) 을 만족시키는, 스퍼터링 타깃.
t₁₂ ＞ t₁₁ ＞ t₁₅ … (11)
t₁₁ (㎜) ＜ 9 … (13)
10 ＜ L₁₁ (㎜) ＜ 35 … (14)
t₁₅ (㎜) ＞ 3 … (15)
3 ＜ L₁₃ (㎜) ＜ 35 … (16)
삭제
제 6 항에 있어서,
상기 산화물 소결체는, 장방형의 장변이 2300 ㎜ 이상, 3800 ㎜ 이하, 단변이 200 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하, 상기 내측 영역의 판두께로서, 상기 내측 영역의 이면에 있어서 경사지지 않은 영역에 있어서의 판두께 t₁₂ 가 9 ㎜ 이상, 15 ㎜ 이하, L₁₁ 이 10 ㎜ 초과, 35 ㎜ 미만, 상기 내측 영역의 상기 제 1 방향의 폭이 170 ㎜ 이상, 300 ㎜ 이하인, 스퍼터링 타깃.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 단부 영역 및 상기 내측 영역은, 상기 제 1 방향에 있어서의 양단에 형성되는, 스퍼터링 타깃.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 산화물 소결체는, 2 개의 주표면을 갖는 판상이고, 상기 복수의 영역의, 일방의 주표면의 판두께 방향의 높이의 차가 100 ㎛ 이내이고, 또한 산술 평균 조도 Ra 가 다른 주표면보다 작은, 스퍼터링 타깃.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 산화물 소결체는, 항절 강도 30 점의 평균값이 320 ㎫ 이하인, 스퍼터링 타깃.
제 13 항에 있어서,
상기 산화물 소결체는, 항절 강도 30 점의 최저값이 200 ㎫ 이하인, 스퍼터링 타깃.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 산화물 소결체는, 선팽창 계수가 7.50 × 10^-6/K 이상인, 스퍼터링 타깃.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 산화물 소결체는, 탄성률이 150 ㎬ 이상인, 스퍼터링 타깃.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 산화물 소결체는, 열 전도율이 6.5 (W/m/K) 이하인, 스퍼터링 타깃.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 산화물 소결체는, (선팽창 계수 × 탄성률)/열 전도율이 200 ㎩/W 이상인, 스퍼터링 타깃.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 산화물 소결체는, 인듐 원소 (In), 주석 원소 (Sn) 및 아연 원소 (Zn) 를 함유하는 산화물로 이루어지는, 스퍼터링 타깃.
제 19 항에 있어서,
상기 산화물 소결체는,
Zn₂SnO₄ 로 나타내는 스피넬 구조 화합물을 포함하는, 스퍼터링 타깃.
제 19 항에 있어서,
상기 산화물 소결체는,
In₂O₃(ZnO)_m [m ＝ 2 ∼ 7] 으로 나타내는 육방정 층상 화합물을 포함하는, 스퍼터링 타깃.
제 19 항에 있어서,
추가로, 상기 산화물 소결체가, 하기 식 (7) 을 만족시키는, 스퍼터링 타깃.
0.40 ≤ Zn/(In ＋ Sn ＋ Zn) ≤ 0.80 … (7)
제 19 항에 있어서,
추가로, 상기 산화물 소결체가, 하기 식 (8) 을 만족시키는, 스퍼터링 타깃.
0.15 ≤ Sn/(Sn ＋ Zn) ≤ 0.40 … (8)
제 19 항에 있어서,
추가로, 상기 산화물 소결체가, 하기 식 (9) 를 만족시키는, 스퍼터링 타깃.
0.10 ≤ In/(In ＋ Sn ＋ Zn) ≤ 0.35 … (9)
제 1 항 또는 제 6 항에 기재된 스퍼터링 타깃을 타깃으로서 사용하고, 자장 요동형의 마그네트론 스퍼터 장치를 성막 장치로서 사용하고, 자장의 요동 방향을 상기 제 1 방향 및 판두께 방향과 직교하는 제 2 방향으로 하고, 상기 제 1 방향에 있어서의 상기 자장의 단부가 상기 내측 영역에 위치하도록 성막을 실시하는, 산화물 반도체막의 성막 방법.
판상의 산화물 소결체를 유지하는 배킹 플레이트로서,
상기 산화물 소결체는, 제 1 방향으로 배열된 복수의 영역을 갖고, 평면 형상이 장방형의 판상이고, 상기 제 1 방향은, 장방형의 장변 방향이며,
상기 복수의 영역은,
상기 제 1 방향에 있어서의 단부를 포함하는 영역인 단부 영역과,
상기 단부로부터 상기 제 1 방향을 향하여 세어 내측으로 2 번째 영역인 내측 영역과,
상기 단부로부터 상기 제 1 방향을 향하여 세어 내측으로 3 번째 영역인 중간 영역
을 갖고,
상기 단부 영역의 판두께를 t₁, 상기 단부 영역의 상기 제 1 방향의 폭을 L₁, 상기 내측 영역의 판두께를 t₂, 상기 중간 영역의 두께를 t₃ 으로 한 경우, t₁, L₁, 및 t₂ 가, 이하의 식 (1), 식 (2), 식 (3A) 및 식 (4A) 를 만족시키고, t₁, t₂, 및 t₃ 이 이하의 식 (6) 을 만족시키며,
상기 배킹 플레이트는, 유지면과, 상기 유지면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 중간 영역을 유지하는 볼록부와, 상기 유지면과 상기 단부 영역 사이에 형성되는 스페이서를 구비하는, 배킹 플레이트.
t₂ ＞ t₁ … (1)
t₁ (㎜) ＞ L₁ (㎜) × 0.1 ＋ 4 … (2)
t₁ (㎜) ＜ 8.5 … (3A)
12.5 ≤ L₁ (㎜) ≤ 32.5 … (4A)
t₂ ＞ t₁ ＞ t₃ … (6)
제 26 항에 있어서,
상기 볼록부의 높이가, 상기 스페이서보다 높은, 배킹 플레이트.
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