TW200540289A - Cylindrical sputtering target, ceramic sintered body, and process for producing sintered body - Google Patents

Description

200540289 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明有關磁控管旋轉陰極濺射裝置之圓柱形濺射標 靶，使用中空圓柱形陶瓷燒結體作爲濺射材料，以及製造 該陶瓷燒結體的方法。 【先前技術】 B 磁控管旋轉陰極濺射裝置的圓柱形標靶內具有一磁場 產生裝置，並於自該標靶內部冷卻時，藉由旋轉標靶進行 濺射。該標靶材料整體表面變成侵蝕狀態，並且均勻地裁 切。因此，與習用平板狀磁控管旋轉陰極濺射裝置之使用 效率（20-3 0% )相較之下，獲得相當高之標靶使用效率（ 60%或以上）。此外，與習用平板狀磁控管旋轉陰極濺射 裝置相較，藉由旋轉標靶可以在每單位面積導入更大功率 。因此，獲得之膜形成速率高（詳見例如JP-T-58-500174 φ )(此處所使用之’’JP-T”一字意指PCT專利申請案的已公 開曰本譯本）。此種旋轉陰極濺射方法係廣泛應用於一容 易加工成圓柱形且具有高度機械強度的金屬標靶上。不過 ，在低強度且易碎的陶瓷標靶中，於製造期間有發生龜裂 、變形等傾向。因此，僅使用以特定材料製造或是以特定 方法製造之標靶。 已知習用平板狀磁控管旋轉陰極濺射標靶係藉由提高 陶瓷燒結體密度改善其品質。例如，在作爲透明導電膜之 I TO (氧化銦錫）中，有一種方法係在加壓氧氣氛中燒結 200540289 (2) 該ITO以製得高密度標靶（例如，jp-A-3 -0603 5 1 ) 及一種方法係提高燒結體密度，並控制燒結粒子之， 使濺射速率提高，並有效地避免在標靶表面上產生球 形成細微粒子（例如，J P - A - 5 - 3 1 1 4 2 8 )。如此，在 板狀ITO標靶中已獲得各種獨創性。特別是，有鑑於 結法製得之高密度標靶具有優良品質，該燒結法近來 作爲該平板狀標靶的製造方法。 φ 不過’使用該燒結法將圓柱形陶瓷標靶製成高密 ’存在燒結放縮率大之問題，因此燒結時會發生龜裂 形等現象。因此，可藉由該燒結法製造的圓柱形標靶 低燒結收縮率及低密度，顯示相對密度約80%，如 JP-A-3 - 1 5 3 8 68之實施例或JP-A-6- 1 5 643 1之對照實 述。 所提出之燒結法以外的方法包括藉由電漿噴塗法 柱形基材外表面上形成標靶層之方法（例如， φ 068072)，以及在一圓柱形基材外表面上充電並進行 向同性加壓（HIP )形成標靶之方法（例如 JP" 1 5 64 3 1 )。此等方法係直接於該圓柱形基材上形成標 因此，該圓柱形基材與標靶材料（燒結體）不會與所 標靶分離。如此會造成通常不可能或很難重複使用基 回收標靶材料的問題，因此在使用昂貴材料的濺射標 不合經濟效益。 藉由電弧噴塗法形成標靶層的方法當中，所形成 可能含有氣泡，且密度低。在JP-A-l〇_Q6iQJ2所 ，以 因而 :瘤而 該平 藉燒 已被 度時 、變 具有 例如 例所 在圓 、-10- 熱各 (-05- 靶。 使用 材或 靶中 的層 述之 200540289 (3) I το標靶中，最大密度係5.3 g/cm3，該密度僅相當於相 對密度74% (由ITO之真實密度7.156 g/cm3計算）。與 新近使用的高密度標靶相較，該密度非常低。藉由HIP形 成標靶的方法需要極高成本，其不合經濟效益。此外，如 同HIP，使用在還原氣氛中燒結之陶瓷所製造的濺射標靶 會產生氧化物（尤其是I TO )的氧含量降低，以及濺射製 得的膜品質變差等問題。 φ 當標靶係以燒結法製造時，燒結體必須黏合成圓柱形 基材。不過，其涉及此種黏合步驟中容易發生龜裂或破裂 等問題。在圓柱形標靶中，已提出使用熱膨脹係數與作爲 標靶材料的ITO燒結體非常相似的Ti作爲圓柱形基材， 代替習用於平板狀標靶的Cu作爲基材，避免黏合步驟中 產生龜裂或破裂的方法（例如，JP-A-06-293 963與JP-A-0 8 -0603 5 1 )。不過，有鑑於Ti係昂貴材料，且Ti僅能 應用於該標靶材料與該基材具有相近熱膨脹係數之情況， • 使用Ti所製成的圓柱形基材尙無法滿足該圓柱形陶瓷標 革巴的製造方法。此方法中，黏合時的加熱溫度低，且有利 於作爲黏合步驟中破裂的對策。不過，A g糊於固化後變 得非常硬’沒有銦焊料所具有的塑性。因此，該標靶受熱 且於濺射期間膨脹時，該標靶不能作爲緩衝材料，且該標 靶可能在濺射期間龜裂。 【發明內容】 因此’本發明目的之一係提出高密度之中空圓柱形陶 -7- 200540289 (4) 瓷燒結體。 本發明另一目的係提出一圓柱形陶瓷濺射標靶，其可 黏合於包括任何材料之圓柱形基材，更特別的是，其具有 高品質，且即使黏合於包括Cu之圓柱形基材時也不會龜 裂或破裂。 本發明另一目的係提出一種製造該陶瓷燒結體的方法 c φ 基於各種硏究，已發現燒結高密度中空圓柱形陶瓷燒 結體時，當將待燒結的圓柱形陶瓷模製件置於一個燒結收 縮係數與該圓柱形陶瓷模製件相似的板狀陶瓷模製件上， 然後燒結所形成組合體時，於燒結期間產生的龜裂或破裂 會消失，且可製得相對密度爲95%或以上之中空圓柱形陶 瓷燒結體。 另外發現，在包括有中空圓柱形陶瓷燒結體之標靶材 料與黏合於該標靶材料的圓柱形基材的圓柱形濺射標靶中 φ ，是爲標靶材料的中空圓柱形陶瓷燒結體的相對密度與製 造該圓柱形濺射標靶時所產生之龜裂或破裂間具有相關性 ，且可以藉由該中空圓柱形陶瓷燒結體9 5 %或以上之相對 密度避免該製造當中產生的龜裂或破裂。 基於此等發現已完成本發明。 本發明之中空圓柱形陶瓷燒結體係作爲圓柱形濺射標 靶之標靶材料的中空圓柱形陶瓷燒結體，該燒結體的相對 密度係95%或以上。 用以製造本發明卓空圓柱形肩1瓷燒-麗龙法係在燒 200540289 (5) 結具有高密度之中空圓柱形陶瓷燒結體時，將待燒結的圓 柱形陶瓷模製件置於一個燒結收縮係數與該圓柱形陶瓷模 製件相似的板狀陶瓷模製件上，然後燒結所形成組合體。 本發明之圓柱形濺射標靶包括一圓柱形基材及一濺射 標靶，其包括黏合於該圓柱形基材外表面之中空圓柱形陶 瓷燒結體，該陶瓷標靶材料的相對密度爲95%或以上。 較佳係使用低熔點焊料將該包括中空圓柱形陶瓷燒結 φ 體的標靶材料黏合於該圓柱形基材上。特別是，在該圓柱 形基材外表面與該中空圓柱形陶瓷燒結體間較佳係形成厚 度爲0.5 -1 · 5 mm的低熔點焊料層。 可用於本發明圓柱形濺射標靶的圓柱形基材係包括 Cu、Cu合金或SUS的圓柱形基材。 可使用之陶瓷燒結體的材料係包括選自In、Sn、Ζη 、A1、T a、N b與T i中至少一種元素的氧化物作爲主要組 份。 φ 包括銦作爲主要組份的低熔點焊料意指包含至少80 重量％銦的低熔點焊料，且包括選自In、Sn、Ζη、A卜Ta 、Nb與Ti中至少一種元素的氧化物作爲主要組份的氧化 物意指一種氧化物佔該等元素的氧化物形式總和80重量 %或以上。 【實施方式】 下文茲詳細描述本發明。 本發明之陶瓷燒結翁並無特定既制見 200540289 (6) 貝例包括IΤ Ο (執化鋼錫）、a Ζ Ο (氧化銘鲜）、IΖ Ο ( 氧化銦鋅）、Ta2〇5、Nb205 與 Ti02。 只要可以製得相對密度在9 5 %或以上之中空圓柱形陶 瓷燒結體’用於製造本發明中空圓柱形陶瓷燒結體的方法 並無特定限制。例如’該燒結體可以藉由下列方法製造。 使用至少兩種化合物作爲起始粉末時，混合此等化合 物’製得一種起始混合粉末。該起始粉末的混合作用係藉 φ 由例如球磨機、氣流粉碎機或十字混合器進行。於混合該 起始粉末之前’該起始粉末最好係進行粉碎及/或分級處 理。對該起始粉末進行粉碎及/或分級處理可使該起始粉 末具有細微粒徑，因此可以均勻混合。因此，可以避免該 燒結體中因組成物不均勻造成的燒結體變形、破裂或密度 不均’使得更容易製得高密度燒結體。使用碳酸鹽等氧化 物以外之物質作爲起始粉末時，可以混合該粉末、煅燒然 後進行脫碳處理等。使用單一種類化合物作爲起始粉末時 # ，當然不必進行上述混合操作。本發明中，此種粉末（單 一種類）亦稱爲起始混合粉末。 如此製得之起始混合粉末係藉由諸如CIP (冷各向同 性加壓）法或離心模製法模製成型，製成一模製件。以 C IP法製造模製件時，在一個具有核心棒的圓柱形橡膠模 中裝入粉末，並使用CIP裝置，在500 kg/cm2或以上之 壓力下模製之。若有需要且必要，該CIP可在更高壓力下 進行。將該圓柱形模製件置於橡膠袋，然後進行真空除 氣之後，進行第二次或隨後之CIP。所施加之壓力係比進 -10- 200540289 (7) 行CIP處理前之壓力高，較佳係10〇〇 kg/cm2或以上，更 佳係2 000 kg/cm2或以上。當該粉末的可模製性差時，若 需要且必要，可於該粉末中添加包括一種有機化合物作爲 主要組份的黏合劑，諸如石蠟或聚乙烯醇。以CIP法製得 之模製件的形狀精確性差。因此，可以模製台的車床進行 硏磨處理。 以離心模製法製造模製件時，將黏合劑、分散劑與水 φ 添加至起始混合粉末中，並以球磨時等混合所形成混合物 ，製備模製淤漿。爲了獲得更充分混合效果，混合時間較 佳係3小時或以上，更佳係5小時或以上。 該淤漿的黏度係視上述所添加之分散劑、黏合劑與水 的數量而定。爲了獲得具有高度強度之模製件，且獲得良 好之與模黏著性質，該黏度較佳係1 00-5 000厘泊，更佳 係500-2500厘泊。 對於如此製得之淤漿進行離心模製。於模製之前對該 φ 滲透進行除氣爲佳。例如，如下述進行除氣。於該淤漿中 添加聚烷二醇去泡劑，並在真空下對所形成之混合物進行 除氣處理。 該離心模製中使用的模係包括一孔狀材料的圓柱形模 。可在毫無限制的情況下使用孔狀樹脂與石膏作爲該模。 該離心模製係一種模製方法，包括將淤漿置於一圓柱形孔 狀模中，並以高速旋轉該模，使該淤漿中的水份吸在該孔 狀模中，因而形成一模製件。該方法適於製得具有高形狀 精確性的圓隹龙模名^ -。-圓柱形摸褢丑_釣外揮係由該圓柱 -11 - 200540289 (8) 形孔狀模的內徑決定。藉由控制導入之淤漿數量，很容易 將該模製件的厚度調整成適當的厚度。由製造性觀點來看 ，此種實例之轉數較佳係5 0 0 - 3 0 0 0 rp m。 若有需要且必要，以離心模製法製造並乾燥的模製件 可以CIP進一步進行壓實處理。爲了獲得充份之壓實效果 ，此種CIP中之壓力較佳係1 000 kg/cm2或以上，更佳係 2000 kg/cm2 或以上。 Φ 爲了去除CIP法所製之模製件或是離心模製法所製之 模製件中殘留的水或有機材料（諸如黏合劑），在300-5 00 °C溫度下對該模製件進行脫鱲處理。此種脫蠟處理中 的溫度上升速率較佳係10 °C /小時或以下，更佳係5°C / 小時或以下，以避免分散劑與黏合劑氣化過程中發生龜裂 。若不添加有機材料，特別是黏合劑，以CIP法所製之模 製件可以省略脫蠟處理。 在一燒結爐中燒結如此製得之模製件，製造一陶瓷燒 φ 結體。該燒結作用係以下列方式進行：將該模製件置於一 個燒結收縮係數與該圓柱形陶瓷模製件相似的板狀陶瓷模 製件上進行。更明確地說，將一圓柱形陶瓷模製件置於一 板狀陶瓷模製件上，，如此使該圓柱形陶瓷模製件的圓形 橫剖面與該板狀陶瓷模製件的板面接觸，如圖1 A所示。 特別是，該模製件較佳放置方式係使該圓柱形陶瓷模製件 的中心（燒結中心）與該板狀陶瓷模製件的中心（燒結中 心）重疊，如圖1B所示。如此，以將該圓柱形陶瓷模製 件置於收縮係數與該圓柱形陶瓷模製性租似的扳狀陶瓷模 -12- 200540289 (9) 製件上進行之方式進行燒結，如此可以輕易地避免燒結收 縮率所致之燒結體破裂或變形。該圓柱形陶瓷模製件之燒 結收縮係數（即該圓形橫剖面之徑向收縮係數）與該板狀 陶瓷模製件之板面上以中心方向的收縮係數間之差異較佳 係在± 1 %內，更佳在± 〇 · 5 %內。只要可以藉由粒化粉末、 模製條件等等，將模製件的燒結收縮係數調整至上述範圍 ，可使用任何材料作爲板狀陶瓷模製件之陶瓷材料。若圓 φ 柱形的直徑大，更爲嚴格地調整收縮係數爲佳。使用與該 圓柱形陶瓷模製件相同材料，可以輕易地調整收縮係數。 該板狀陶瓷模製件較佳係如圖1所示之正方形平板狀陶瓷 模製件。不過，可使用圓盤形之陶瓷模製件，亦可使用具 有多邊形或矩形的陶瓷模製件。如此使用具有相近收縮係 數的陶瓷模製件不需要任何特定燒結工具，且對於需要高 燒結溫度的材料或具有高密度材料特別有效。 爲了降低燒結與收縮一模製件中之摩擦力，將粉末塗 φ 布在該板狀陶瓷模製件與爐底板之間，以及該板狀陶瓷模 製件與該圓柱形陶瓷模製件之間。只要該粉末與陶瓷材料 不具反應性，所使用之粉末並無特別限制。例如，製造 ITO燒結體時較係使用氧化鋁粉末。爲了使模製件均勻收 縮，該粉末（諸如氧化鋁粉末）的形狀接近球形爲佳。該 粉末的粒子直徑爲1 00- 1 000 μηι更佳。 此實例中之燒結條件（燒結溫度、溫度上升速率、溫 度下降速率等）端視所使用之陶瓷材料種類而定。例如， 在ΙΤΟ情況中，該燒結溫度較佳係1 45 0- 1 65 0 °C，在該溫 -13- 200540289 (10) 度下，可以促進氧化錫於氧化銦中之固體溶解性。若燒結 溫度低於1 45 0 °C，不足以燒結成ITO，且製得之燒結體的 強度差。另一方面，若該燒結溫度超過1 6 5 0。(：，氧化銦 或氧化錫會明顯地從ITO燒結顆粒蒸發，此係造成諸如組 成偏差等問題的因素。爲了獲的充分的密度上升效果，該 模製件需要在該燒結溫度下保持5小時或更久，較佳係 5-30小時。顧及燒結所致之模製件的均勻收縮，視該燒 φ 結溫度而定的溫度上升速率較佳係2 0 - 1 0 0。(： /小時。由 燒結體之吸熱衝擊以及避免翹曲與龜裂觀點來看，於保持 燒結溫度之後視室溫而定之溫度下降速率較佳係1 0 0 t / 小時或以下。 上述製造方法使得可能製得相對密度爲95%或以上， 較佳係98 %或以上，更佳係99%或以上之中空圓柱形陶瓷 燒結體。 特別是’根據本發明中空圓柱形陶瓷燒結體之製造方 # 法，藉由最佳化起始混合粉末、模製條件、燒結條件等， 即使在銦與錫的氧化物燒結體實例中，亦可製得相對密度 爲99.7%或以上的中空圓柱形陶瓷燒結體，不會造成破裂 或龜裂。因此，本發明之製造方法可以製得包括相對密度 在99.7%或以上的ITO燒結體之標靶材料的圓柱形濺射標 靶，使用習用方法無法製得彼。在習用平板狀ITO濺射標 靶中，該標靶材料的相對密度必須在99.7 %或以上，以減 少球瘤。因此’具有包括銦與錫之氧化物燒結體且相對密 度在99.7%或以上旅標息材料之麗柱形濺射標靶適於作爲 -14- 200540289 (11) 低球瘤ITO濺射標靶。以氧化銦對氧化錫之重量比計，該 銦與錫之氧化物燒結體中的銦與錫含量較佳係95 : 5至 8 0 : 20 (氧化銦：氧化錫）。 以本發明中空圓柱形陶瓷燒結體之製造方法製得的燒 結體包括在燒結步驟中輕微變形。對該燒結體進行硏磨處 理爲佳，以獲得中空圓柱形濺射標靶材料。製成圓柱形之 處理通常係使用車床進行。不過，陶瓷燒結體易碎，因此 φ 將其固定於機床時可能發生破裂或應變。如此，處理精確 度有可能變差。因此，在處理該燒結體時，使用夾具或是 設計處理方法，使該偏心率（介於外徑中心與內徑中心的 偏差）在0.2 mm或以下爲佳，在0.1 mm或以下更佳。此 舉可去除黏合該燒結體與圓柱形基材時因加熱造成之不均 勻膨脹，因而抑制破裂發生。 將經如此硏磨處理之標靶黏合於一圓柱形基材上。本 發明中，該圓柱形基材之材料並無特定限制，亦可使用熱 φ 膨脹係數與諸如ITO等陶瓷相似之Ti、Mo、SUS等以外 的材料。此外，可使用無氧銅或銅合金，諸如磷青銅，習 用於平板狀標靶。本發明中’該標靶材料係使用低熔點焊 料黏合於圓柱形基材。所使用之低熔點焊料包括銦作爲主 要組份（80重量％或以上）。該銦焊料廣泛用於平板狀標 靶，且銦塑性高。因此，該銦焊料具有吸收諸如介於濺射 期間加熱之標靶材料與冷卻之基材間的該熱膨脹等應力（ 應變）的效果。此外’當以低熔點焊料將該標靶材料黏合 於該基材時，可以很容易地自所使用標靶剝離該標靶材料 -15- 200540289 (12) 。如此，容易重複使用該圓柱形基材並回收該標靶材料。 只要可以在該圓柱形基材外表面與包括該中空圓柱形 陶瓷燒結體的標靶材料之間形成厚度爲0.5 -1 . 5 m m，較佳 係〇 · 5 -1 · 0 m m的低熔點焊料層，將該標靶材料黏合於該 圓柱形基材的方法並無特定限制。例如，如下述進行該黏 合方法。 將該圓柱形標靶材料處理成內徑比欲與該圓柱形標靶 ^ 材料黏合的圓柱形基材外徑小1 - 3 m m，較佳係小1 - 2 m m 。使用例如耐熱膜對於該標靶材料上黏合部分以外之部分 與該基材進行遮蔽處理。藉由例如熱噴淋法，將以銦爲底 質之低熔點焊料塗覆於該標靶材料內表面，其厚度與該基 材之間隙相同（0.5-1.5 mm，較佳係0.5-1.0 mm)。將該 標靶材料置於一爐中，其狀態係帶型電阻加熱器繞在該標 靶材料周圍，並於其中以略低於該銦爲底質低熔點焊料熔 點（例如，銦實例係156.6t )之溫度（例如，在點實例 # 中係1 50°C )下加熱。同樣地，將該銦爲底質低熔點焊料 塗覆於該圓柱形基材外表面，並將該基材置於一爐中，並 於其中以8 0 - 1 2 0 °C之溫度加熱。於塗覆該低熔點焊料之 前，可以對底塗層處理，諸如UV照射、鍍或沈積Ni，以 改善該焊料之濕潤性。 纏繞在圓柱形標靶材料之帶型電阻加熱器係與電源連 接以加熱該標靶材料。該圓柱形基材頂部部分插入該標靶 材料的中空部分，同時以該帶型電阻加熱器升高加熱溫度 ，整個圓柱形基材被加壓並插入該標靶材料的中空部分。 -16- 200540289 (13) 此等操作在加熱至約80-1 20 t之氣氛下操作爲佳，但亦 可於室溫下操作。與在加 於室溫操作時，該操作必 必須注意例如以加熱器設 與標靶材料最終在指定位 材插入該標靶材料中空部 力在〇·1 kg/cm2或以下， φ 太高，該圓柱形基材會在 力插入。因此，介於該標 能會殘留應力，或者其黏 」一辭意指包括該圓柱形 思並無特殊限制。例如， 壓機等加壓方法。因此， 有抑制因該基材熱膨脹導 包括一種金屬。因此，低 Φ 生龜裂等的可能性較低。 與該基材中心匹配，可以 該基材間之間隙的隔片。 用彼。因此，使用線型隔 度與操作效率，隔片的厚 ，可在該圓柱形基材外表 結體的標靶材料間形成厚 mm之低熔點焊料層，且 合步驟中因熱膨脹等所致 熱氣氛下操作該之情況相較，當 須平順進行一小段時間。因此， 定略高之溫度。當該圓柱形基材 置黏合時，施加以將該圓柱形基 分的壓力較佳係單位黏合面積壓 更佳係0.01 kg/cm2。若該壓力 該低熔點焊料軟化之前即被此壓 靶材料與該基材間之黏合部分可 合比降低。此處所使用之「壓力 基材本身重量之壓力。加壓的意 其中有諸如以油壓機或砝碼之加 將圓柱形基材之加熱溫度降低具 致標靶材料龜裂的效果。該基材 熔點焊料加熱操作之熱衝擊中發 爲使該中空圓柱形標靶材料中心 插入許多厚度小於該標靶材料與 可以在不考慮該隔片方向之下使 片爲佳。爲了兼顧中心匹配精確 度較佳係該間隙的約80%。如此 面與該包括一中空圓柱形陶瓷燒 度 0.5-1.5 mm，較佳係 0.5-1.0 此一層之形成可以有效地吸收黏 之應變，因而避免發生龜裂或破 -17- 200540289 (14) 裂。 根據本發明，可以容易地製造相對密度95 %或以上之 高密度中空圓柱形陶瓷燒結體。此外，藉由使用此種陶瓷 燒結體作爲標靶材料，可以有效地避免黏合該標靶材料與 該圓柱形基材步驟中發生龜裂或破裂。此外，藉由在該圓 柱形基材外表面與該包括中圓柱形陶瓷燒結體之標靶材料 間形成厚度係0.5-1 .5 mm之低熔點焊料層，並黏合該基 φ 材與該陶瓷燒結體，可以有效吸收因熱膨脹等因素所致之 應變。倂用相對密度95 %或以上之高密度標靶材料，可以 進一步有效避免黏合步驟中發生龜裂或破裂。此外，即使 在高電功率密度下，可以提供優良的圓柱形濺射標靶，不 會發生龜裂或破裂。特別是，根據本發明，可以使用包括 諸如Cu、Cu合金或SUS等各種材料的圓柱形基材，亦可 以提供具有優良冷卻效率且低成本之圓柱形濺射標靶。另 外，本發明之圓柱形基材中，在該圓柱形基材外表面與該 φ 包括中空圓柱形陶瓷燒結體的標靶材料之間形成具有0.5-1 · 5 mm均勻厚度之低熔點焊料層。因此，可以輕易地自 使用過的標靶剝除該標靶材料。如此得以容易地再使用該 圓柱形基材，亦容易回收該標靶材料。 茲參考實施例更詳細說明本發明，但應暸解本發明不 受此等實施例局限。 實施例1 以乾燥球磨機混合5 0%粒徑（該粒子大小之體積曲線 -18- 200540289 (15) 中在5 0體積。/〇處之粒徑）爲〇 · 5 4 μιιι之氧化銦與直徑爲 1 . 03 μηι之氧化錫]6小時，如此其組成比例係氧化銦： 氧化錫=1 ·· 1，以製備ΙΤΟ混合粉末。自容器取出該ΙΤΟ 混合粉末，並將1 . 1 %之聚羧酸型分散劑（該劑之固體含 量相對於該ΙΤΟ混合粉末之數量係、1.0%之聚丙 烯酸型黏合劑（該黏合劑之固體含量相對於該ΙΤΟ混合粉 末之數量係1 . 〇 % )與2 5.5 %之離子交換水（相對於該I Τ 0 φ 混合粉末之數量）添加於該粉末中。以球磨機混合所形成 混合物1 6小時，製得一模製淤漿。測量該淤漿之黏度， 其爲680厘泊。 將聚烷二醇型消泡劑添加於該淤漿中，並於真空中進 行除氣處理。將該淤漿倒入一圓柱形多孔模中進行離心模 製，該圓柱形多孔模係由樹脂製得，其內徑爲125 mm， 長度200 mm，而且離心模製作用係以1，200 rpm之轉數 進行。乾燥所形成之模製件，然後去除該模製件中殘留的 # 分散劑與黏合劑。爲了進行燒結，將該模製件置於尺寸係 1 30 X 1 30 X 1 0 mm之平板狀ITO模製件上，使其中心彼 此對準。在下列條件下，於具有氧氣流氣氛的燒結爐中對 所形成之組合體進行脫蠟及燒結。 脫蠟條件 脫蠘溫度：4 5 0 °C 溫度上升速率：5 °C /小時 維持時間：無 燒結條件- __________________________ _____________ -19- 200540289 (16) 塡充重量/氧氣流速：1.00 kg·分鐘/公升 溫度上升速率·· 5 0 °C /小時 燒結溫度：1，4 5 0 °C 燒結時間：5小時 溫度下降速率：1 〇 〇 t /小時 測量1 〇個製得之燒結體的密度，得到數値係6·85-6 · 8 9 g / c m3 (相對密度：9 5 · 7 - 9 6 · 3 % )。該密度係根據JI S 春 R 1 6 3 4之阿基米德法（1 9 9 8 )測量。使用加權平均數値 7.156 g/cm3作爲ITO燒結體的真實密度，此係由該氧化 銦與氧化錫的混合比計算求得。 將製得之燒結體硏磨處理成外徑98 mm，內徑78 mm ，長度1 5 0 mm之尺寸，以製成標靶材料。此處理當中， 先使用一車床處理該燒結體內部（內徑），將錐形固定夾 具（具有對準中心位置的孔）置於該燒結體該經處理內部 ，以一車床固定該固定夾具的兩個邊緣，並處理該燒結體 # 的外部（外徑）。此種情況下，10個樣本中，該圓柱形 標靶材料的偏心率（介於該內徑與外徑的中心偏差）均在 0 · 2 m m或以下。 以一耐熱膠帶遮蔽該圓柱形標靶材料待與該圓柱形基 材黏合部分以外之部分。將六條直徑〇.8

縱向排列在該標靶材厂 熱噴淋厚度約1 mm 型電阻加熱器纒繞該I 標靶材料並加熱之。 -20- 200540289 (17) 使用一由圓柱形基材，其係由Cii製得，外徑76 mm ，內徑6 6 m m，長度1 5 ό m m。以耐熱膠帶遮蔽該基材待與 該燒結體黏合之部分以外部分，並使用超音波焊接頭對該 基材塗覆銦，置於1 〇 〇 °C爐中，並於其中加熱。 自該150°C爐中取出標靶材料，然後置於10〇t爐中 。該帶型電阻加熱器係與一滑線電阻調壓器（slidax )連 接以加熱該標靶材料。自標靶材料上面將將該圓柱形基材 φ 插入該標靶材料中，並以一夾具支撐。以一帶型電阻加熱 器升高加熱溫度。當該圓柱形基材四分之一因本身重量插 入該標靶材料時，在該基材上放置1·5 kg之載荷，使該 圓柱形基材完全插入該標耙材料中。 逐漸冷卻該組合體，並撕除該耐熱膠帶確認該標靶材 料狀況。結果，在十個標靶材料中觀察到三個標靶材料有 破裂。 φ 實施例2 以球磨機粉碎氧化銦粉末與氧化錫粉末4 8小時。該 氧化錫粉末進一步進行乾式氣流粉碎機粉碎處理。此階 段之氧化銦與氧化錫50%直徑分別爲0.46 μιη與0.28 μπι 。此等粉末係以實施例1相同之方式乾式混合，並以實施 例1相同之方式使用所形成混合物製備淤漿。測量該淤漿 之黏度，其係870厘泊。 以實施例1相同方式進行離心模製，並乾燥所形成之 模製件。在3噸/ cm2之壓力下，數該模-製件進行CIP處 -21 - 200540289 (18) 理。以實施例1相同方式進行脫鱲與燒結’但其燒結條件 變更如下，如此製得十個燒結體。 燒結條件 塡充重量/氧氣流速：0·38 kg •分鐘/公升 溫度上升速率：5 0 fc /小時 燒結溫度·· 1，600°C 燒結時間：5小時 φ 溫度下降速率：l〇〇°C /小時 以實施例1相同方式測量如此製得之十個燒結體密度 ，其均爲7.14 g/cm3 (相對密度：99.8% )。 以實施例1相同方式對該燒結體進行硏磨處理。其偏 心率均爲0.1 m m或以下。以實施例1相同方式將每個燒 結體黏合於Cu製成之圓柱形基材。十個燒結體中均沒有 觀察到破裂。 # 實施例3 以實施例1相同方式製備ITO混合粉末。於該粉末中 添加數量爲1.5% (相對於ITO混合粉末之數量）之石蠟 作爲黏合劑。 於敲擊的同時，以上述製得之粉末裝塡一內徑140 mm(壁厚度·· 7mm)且長度220 mm，其上方與下方具有 密封蓋’而且包含一柱心（軸心）之圓柱形胺基甲酸酯橡 膠模。關閉該該橡膠模，在3噸/ c m2壓力下進行C IP處 理，製得一模製体。以一車^^ _里1捲製件，使：S外徑爲 •22- 200540289 (19) 1 2 1 m m ’內徑爲9 3 ηι ηι，長度爲2 0 0 m m。以實施例1相 同方式進行脫蠟與燒結，但其燒結條件變更如下，如此製 得十個燒結體。 燒結條件 塡充重量/氧氣流速：1·00 kg •分鐘/公升 溫度上升速率：5 〇它/小時 燒結溫度：1，5 〇 〇 C 燒結時間·· 5小時 溫度下降速率：1 〇 〇 /小時 以實施例1相同方式測量如此製得之十個燒結體密度 ，其係 7.03 -7.05 g/cm3 (相對密度：98.2-98.5% )。 以實施例1相同方式將該燒結體硏磨處理成外徑爲 9 7 mm，內徑爲78 mm，長度爲150 mm。其偏心率均爲 〇 · 1 mm或以下。以實施例丨相同方式將每個燒結體黏合 於CU製成之圓柱形基材。十個燒結體中均沒有觀察到破 裂。 實施例4 以實施例3相同方式製備燒結體。 以實施例1相同方式將該燒結體硏磨處理成外徑爲 9 7 mm，內徑爲78 mm，長度爲150 mm，製成標耙材料 。此實例中，先使用一車床處理外徑。然後，以該車床固 定該外徑，並處理內徑。其偏心率係0.8-0.3 mm。以實施 例1相同方式將每個燒結體黏合於Cu製成之圓柱形基材 -23- 200540289 (20) 。十個燒結體中觀察到兩個燒結體有破裂。 實施例5 以乾式球磨機將50%直徑爲0.78 μηι之氧化鋅與50% 直徑爲〇 . 4 5 μ m之氧化銘混合1 6小時，其中氧化鋅：氧 化鋁之比例=9 8 : 2 (重量），以製備 AZO混合粉末。於 該混合粉末中添加數量1 . 5 % (相對於AZO混合粉末數量 φ )之石蠟作爲黏合劑。 以實施例3之相同方式製備及處理一模製件。爲了去 除殘留在該模製件中之分散劑與黏合劑以及燒結該模製件 ，將該模製件置於一尺寸爲130\130乂1〇111111之平板狀 AZO模製件上，使該模製件之中心與AZ0模製件之中心 重合’並於下列條件之下進行脫蠟並於大氣燒結爐中燒結 之。如此，製備十個燒結體。 脫蠘條件

φ 脫蠟溫度：450°C 溫度上升速率：5 t /小時 維持時間··無 燒結條件 溫度上升速率：5 0 °C /小時

燒結溫度：1，3 5 (TC 燒結時間：5小時 溫度下降速率：1 〇 〇 /小時 以實施例1相同方式測量如此製得之十個燒結體各者 -24- 200540289 (21) 的密度，結果係5.4 6-5.4 8 g/cm3 (相對密度：9 8.2-98.6% )。使用加權平均値5.5 6 0 g/cm3作爲該AZO燒結體之 真實密度，其係由氧化鋅與氧化鋁之混合比計算求得。 以實施例1相同方式將製得之燒結體硏磨處理成尺寸 爲外徑98 mm、內徑78 mm，長度1 50 mm，製備標靶材 料。介於該圓柱形標靶材料內徑與外徑之偏心率均爲0.1 mm或以下。以實施例1相同方式將每個燒結體黏合於Cu φ 製成之圓柱形基材。十個燒結體中均未觀察到破裂。 實施例6 以乾式球磨機將50%直徑爲0·78 μπι之氧化銦與50% 直徑爲0 · 7 8 μ m之氧化鋅混合1 6小時，其中氧化銦：氧 化鋅之比例=90 : 10 (重量），以製備IZO混合粉末。於 該混合粉末中添加數量1 .5% (相對於AZO混合粉末數量 )之石蠟作爲黏合劑。 以實施例3之相同方式製備及處理一模製件。爲了去 除殘留在該模製件中之分散劑與黏合劑以及燒結該模製件 ，將該模製件置於一尺寸爲130 X 130 X 10 mm之平板狀 IZO模製件上，使該模製件之中心與IZO模製件之中心重 合，並於下列條件之下進行脫蠟並於大氣燒結爐中燒結之 。如此，製備十個燒結體。 脫鱲條件 脫蠟溫度：4 5 0 °C 溫度上升速率：5 °C /小時 -25- 200540289 (22) 維持時間：無 燒結條件 溫度上升速率·· 5 0 °C /小時 燒結溫度：1，3 0 0 °C 燒結時間：5小時 溫度下降速率·· 1 0 0 °C /小時 以實施例1相同方式測量如此製得之十個燒結體各者 φ 的密度，結果係6.91-6.93 g/cm3 (相對密度：99.0-99.2〇/〇 )。使用加權平均値6.9 83 g/cm3作爲該IZO燒結體之 真實密度，其係由氧化銦與氧化鋅之混合比計算求得。 以實施例1相同方式將製得之燒結體硏磨處理成尺寸 爲外徑98 mm、內徑78 mm，長度150 mm，製備標靶材 料。介於該圓柱形標靶材料內徑與外徑之偏心率均爲〇. 1 mm或以下。以實施例1相同方式將每個燒結體黏合於Cu 製成之圓柱形基材。十個燒結體中均未觀察到破裂。 對照實例1 以實施例1相同方式製備十個ITO燒結體，但該圓柱 形模製件係直接置於一燒結爐上，未使用平板狀ITO模製 件。十個燒結體中，產生向下方延伸之破裂。 對照實例2 以實施例1相同方式製備十個ITO燒結體，但燒結更 改如下。 -26- 200540289 (23) 燒結條件 塡充重量/氧氣流速：1 ·〇〇 kg ·分鐘/公升 溫度上升速率：5 ot： /小時 燒結溫度：1，4 0 〇。(： 燒結時間· 5小時 溫度下降速率：1 〇 〇 °c /小時 以實施例1相同方式測量如此製得之十個燒結體各者 ^ 的密度’結果係 6 · 5 4 6.6 2 g / c m3 (相對密度·· 9 1 · 4 - 9 2.5 )° 以實施例1相同方式硏磨處理製得之燒結體。介於該 圓柱形標靶材料內徑與外徑之偏心率均爲〇 · 2 mm或以下 。以實施例1相同方式將每個燒結體黏合於Cu製成之圓 柱形基材。十個燒結體中均觀察到破裂。 對照實例3 # 以實施例1相同方式製備十個ITO燒結體，但燒結更 改如下。 燒結條件 溫度上升速率：5 0 °C /小時 燒結溫度：1，2〇〇。(： 燒結時間：5小時 溫度下降速率：1 〇 〇 °C /小時 以實施例1相同方式測量如此製得之十個燒結體各者 的密度，結果係5· 19-5.23 g/cm3 (相對密度：93.3 -94.1 ¾ -27- 200540289 (24) 以實施例1相同方式硏磨處理製得之燒結體。介於該 圓柱形標耙材料內徑與外徑之偏心率均爲〇 ·；! mm或以下 。以實施例1相同方式將每個燒結體黏合於Cll製成之圓 柱形基材。十個燒結體中均觀察到破裂。 對熟悉本技術之人士而言，顯而易見的是前文本發明 所示與所述形式與細節可以做各種變化。希望此等變化包 ^ 括在附錄主張權項之精神與範圍內。 本申請案係根據2004年3月5日提出之日本專利申 請案案2 0 0 4 - 0 6 3 1 7 1號，該案揭示全文係以提及的方式倂 入本文中。 【圖式簡單說明】 圖1 A係一透視圖，其顯示於本發明脫蠟與燒結時之 模製件構造實例。 圖1 B係係圖1 A之具體實例的平面圖（由上方俯視 【主要元件符號說明】 1 :中空圓柱形陶瓷模製件 2 :板狀陶瓷模製件 3 :模製件的燒結中心 -28-

Claims (1)

1. 200540289 (1) 十、申請專利範圍 1 · 一種圓柱形濺射標靶，其包括一圓柱形基材與一黏 合於該圓柱形基材外表面之標靶材料，該標靶材料包括一 中空圓柱形陶瓷燒結體，且該陶瓷標靶材料的相對密度係 9 5 %或以上。 2·如申請專利範圍第1項之圓柱形濺射標靶，其中該 標靶材料係使用低熔點焊料黏合至該圓柱形基材。 φ 3 ·如申請專利範圍第1項之圓柱形濺射標靶，其進一 步包括一厚度爲0.5-1 .5 mm之低熔點焊料層，係形成在 該圓柱形基材與該標靶材料間。 4.如申請專利範圍第3項之圓柱形濺射標靶，其中該 低熔點焊料包括銦作爲主要組份。 5 ·如申請專利範圍第1項之圓柱形濺射標靶，其中該 圓柱形基材包括Cu、Cu合金或SUS。 6 ·如申請專利範圍第1項之圓柱形濺射標靶，其中該 φ 陶瓷燒結體係爲氧化物，該氧化物包括選自In、Sn、Zn 、A1、Ta、Nb與Ti所組成群中之至少一種元素作爲主要 組份。 7·—種圓柱形濺射標靶，其包括一圓柱形基材與一形 成於該圓柱形基材外表面上之標靶材料，該標靶材料包括 一中空圓柱形陶瓷燒結體，且該陶瓷標靶材料的相對密度 係99.7%或以上。 8 . —種中空圓柱形陶瓷燒結體，其係作爲圓柱形濺射 標靶之標靶材料所用，且具有相對密度係95 %或以上。 -29 - 200540289 (2) 9 · 一種製造中空圓柱形陶瓷燒結體之方法，宜包括_芦 結一中空圓柱形陶瓷燒結體，其中將待燒結之圓柱形陶瓷 模製件放置於一'具有燒結收縮係數與該圓柱形陶瓷模製件 相近之板狀陶瓷模製件上，並燒結所形成之組合體。

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