TW202106907A - 濺鍍靶以及濺鍍靶的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的目的係在於提供一種更確實地抑制接合材侵入在相鄰的靶構件之間所形成之間隙的情形之濺鍍靶以及濺鍍靶的製造方法。在本發明所提供之濺鍍靶中，底管為筒狀且在外周面形成有複數個凹部。靶本體係具有將底管之外周面包圍的圓筒狀的複數個靶構件，複數個靶構件係以分別隔開的方式並排設置。藉由複數個靶構件在中心軸方向並排，在相鄰的靶構件之間形成的間隙係環繞底管的中心軸周圍，且間隙係與複數個凹部的各個交叉。接合材係被設置於底管與靶本體之間，將上述底管與複數個靶構件的各個予以接合。遮蔽構件係以跨過複數個凹部之各個的方式被配置於接合材與靶本體之間，且從接合材那側將間隙予以遮蔽。

Description

濺鍍靶以及濺鍍靶的製造方法
本發明係關於一種濺鍍靶(sputtering target)以及濺鍍靶的製造方法。
伴隨著薄型電視的大畫面化，在製造平板顯示器(flat panel display)時所使用的濺鍍靶正進行著大型化。伴隨於此，出現了大面積的氧化物靶。特別是，正對安裝有長且圓筒型之氧化物靶的成膜裝置進行開發。為了得到長的圓筒型之氧化物靶，提供有用接合材將複數個圓筒型的氧化物燒結體(sintered oxide)與圓筒型的底管(backing tube)予以接合的方法。
但是，在以複數個靶構件構成濺鍍靶的情形下，相鄰的靶構件彼此因靶構件的熱膨脹而接觸，有靶構件會破裂的情形。為了防止因該接觸所造成的破裂，有在相鄰的靶構件之間設有間隙之情形(例如參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2015-168832號公報。
[發明所欲解決之課題]
但是，若設有間隙，則必然地接合材侵入間隙的概率會變高、或底管會在間隙之間露出，而有靶構件以外的成分會從間隙所釋放出來的可能性存在。若引起此種現象，則氧化物以外的成分會混入至被覆膜，被覆膜的特性會惡化。又，也會成為在成膜步驟中的異常放電之主要因素。
有鑑於以上般的狀況，本發明之目的係在於提供一種濺鍍靶以及濺鍍靶的製造方法，係更確實地抑制異物從在相鄰的靶構件之間所形成的間隙釋放出來。 [用以解決課題之手段]
為了達成上述目的，本發明的一形態之濺鍍靶係具備底管、靶本體、接合材以及遮蔽構件。 上述底管為筒狀，且在外周面形成有複數個凹部，上述複數個凹部係分別在中心軸方向延伸，且上述複數個凹部係分別繞中心軸地並排設置。 上述靶本體係具有將上述底管之外周面包圍的圓筒狀的複數個靶構件，上述複數個靶構件係分別以在上述底管之中心軸方向隔開的方式並排設置。藉由上述複數個靶構件在上述中心軸方向並排，在相鄰的靶構件之間形成的間隙係環繞上述底管的中心軸周圍，且上述間隙係與上述複數個凹部的各個交叉。 上述接合材係被設置於上述底管與上述靶本體之間，將上述底管與上述複數個靶構件的各個予以接合。 上述遮蔽構件係以跨過上述複數個凹部之各個的方式被配置於上述接合材與上述靶本體之間，且從上述接合材那側將上述間隙予以遮蔽。
根據此種濺鍍靶，藉由遮蔽構件將在相鄰的靶構件之間所形成的間隙確實地遮蔽，確實地抑制異物從間隙釋放出來。
在上述濺鍍靶中，上述遮蔽構件也可以由環狀的彈性構件所構成。
根據此種濺鍍靶，藉著由環狀的彈性構件所構成之遮蔽構件將在相鄰的靶構件之間所形成的間隙確實地遮蔽，確實地抑制異物從間隙釋放出來。
在上述濺鍍靶中，上述遮蔽構件所抵接的上述靶構件之面也可以相對於上述中心軸方向傾斜。
根據此種濺鍍靶，由於遮蔽構件所抵接的靶構件的面係相對於中心軸方向傾斜，故藉由彈性構件將在相鄰的靶構件之間所形成的間隙確實地遮蔽，確實地抑制異物從間隙釋放出來。
在上述濺鍍靶中，上述靶本體也可以在上述底管的上述中心軸方向成為行狀而並排設置複數個。
根據此種濺鍍靶，能夠簡便地得到長條的濺鍍靶。
在上述濺鍍靶中，上述複數個靶構件也可以分別藉由氧化物的燒結體所構成。
根據此種濺鍍靶，即使複數個靶構件係分別藉由氧化物的燒結體所構成，接合材對間隙的侵入也會被抑制。
在上述濺鍍靶中，上述氧化物也可以具有In、Ga及Zn。
根據此種濺鍍靶，由於燒結體具有In、Ga及Zn，故形成有穩定的氧化物半導體膜。
為了達成上述目的，在本發明的一形態之濺鍍靶的製造方法中，準備有底管，上述底管係於外周面形成有複數個凹部，上述複數個凹部係分別在中心軸方向延伸，且上述複數個凹部係分別繞中心軸地並排設置。 將環狀的遮蔽構件以跨越上述複數個凹部之各個的方式配置於上述底管的周圍。 藉由第一靶構件及第二靶構件來包圍上述底管之上述外周面。 將上述第一靶構件及上述第二靶構件以在上述中心軸方向並排的方式進行配置。 藉由上述遮蔽構件將在上述第一靶構件及上述第二靶構件之間所形成的間隙從上述底管那側遮蔽。 將已熔融的上述接合材填充於上述第一靶構件與上述底管之間，且將上述接合材通過上述複數個凹部而填充於上述第二靶構件與上述底管之間。 將上述接合材固化，藉此將上述第一靶構件與上述底管之間及上述第二靶構件與上述底管之間予以接合，且將具有上述第一靶構件與上述第二靶構件的上述靶本體形成在上述底管之周圍。
根據此種濺鍍靶的製造方法，藉由遮蔽構件將在相鄰的靶構件之間所形成的間隙確實地遮蔽，確實地抑制異物從間隙釋放出來。 [發明功效]
如以上所述般，根據本發明，提供一種濺鍍靶以及濺鍍靶的製造方法，係更確實地抑制異物從在相鄰的靶構件之間所形成的間隙釋放出來。
以下，一邊參照圖式一邊說明本發明的實施形態。有在各圖式中導入XYZ軸座標的情形。又，有對相同構件或者是具有相同功能之構件附加相同符號的情形，且有在說明該構件後適當省略說明之情形。
圖1中的(a)是表示本實施形態之濺鍍靶的示意性立體圖。圖1中的(b)是表示本實施形態之濺鍍靶的示意性剖視圖。於圖1中的(b)係表示有沿著圖1中的(a)的A1-A2線之X-Y軸剖面。
圖2是表示本實施形態之濺鍍靶的底管與包圍底管之遮蔽構件的示意性立體圖。於圖2係表示有從圖1中的(a)將接合材30與靶本體20去除後的狀態。
於圖1中的(a)、(b)所示的濺鍍靶1是用於濺鍍成膜之圓筒狀的靶組件(target assembly)。濺鍍靶1係具備：底管10、靶本體20、接合材30及遮蔽構件40。
底管10是筒狀體，且底管10的內部為中空狀。底管10係在一軸方向(例如中心軸10c的方向)延伸。中心軸10c的方向是底管10的長邊方向。又，底管10是濺鍍靶1的基材，據此中心軸10c也是濺鍍靶1的中心軸。
底管10係具有：外周面101，係環繞中心軸10c的周圍；以及內周面102，係位於外周面101的相反側，且環繞中心軸10c的周圍。在與中心軸10c正交的平面(例如X-Y軸平面)將底管10切斷之情形下，底管10的形狀成為例如環狀。
於底管10的外周面101係形成有複數個凹部103(圖2)。複數個凹部103分別是例如縫(slit)狀的槽，且分別於中心軸10c的方向延伸。複數個凹部係分別在中心軸10c的周圍並排設置。凹部103的個數並未特別限定，例如於外周面101設置有8個凹部103。
底管10的材料係具有於導熱性優異的材料，例如鈦(Ti)、銅(Cu)等。於底管10的內部可以適當形成有供冷媒流通的流路。
靶本體20係包圍底管10的外周面101。靶本體20係對著底管10被配置成同心狀。靶本體20係具有複數個靶構件。例如，在圖1中的(a)、(b)之例中，靶本體20係具有一組靶構件20A、20B。在本實施形態中，將靶構件20A作為第一靶構件，將靶構件20B作為第二靶構件。
靶構件20A、20B分別為圓筒狀。靶構件20A、20B係分別包圍底管10。又，靶構件20A、20B係在底管10的中心軸10c之方向並排設置。
在X-Y軸平面將靶構件20A、20B分別切斷之情形下，靶構件20A、20B的形狀係成為例如環狀。例如，在X-Y軸平面上的靶構件20A、20B各自的剖面形狀係呈相同形狀。又，在Z軸方向上的靶構件20A、20B之各自的長度為相同。
靶構件20A、20B的各個係不會互相接觸，以在底管10之中心軸10c的方向不互相接觸且隔開的方式被並排設置。換言之，靶本體20係具有在沿著中心軸10c的方向被分割的分割構造。
藉此，於靶構件20A與靶構件20B之間係形成有間隙(分割部)201。間隙201係環繞底管10之中心軸10c的周圍。間隙201係跨過複數個凹部103的各個，且與複數個凹部103的各個交叉。關於間隙201之中心軸10c的方向上的寬並未特別限定，例如設定成不會因為靶構件20A、20B的熱膨脹而彼此互相接觸的程度。例如，間隙201的寬是0.1mm以上至0.5mm以下。
靶構件20A、20B係由相同材料所構成，例如藉由氧化物的燒結體所構成。作為一例，燒結體係具有In及Zn。例如，燒結體係由In-Ga-Zn-O(IGZO)所構成。例如，燒結體也可以是In-Ti-Zn-Sn-O(ITZTO)燒結體、In-Ti-Zn-Sn-O(IGTO)燒結體等。
接合材30係被夾設於底管10與靶本體20之間。接合材30係與底管10和靶本體20密接。接合材30係將底管10與複數個靶構件20A、20B之各個予以接合。在底管10與靶本體20之間將接合材30填充後，於凹部103也注入有接合材30。接合材30係具有例如銦(In)、錫(Sn)、焊材等。
遮蔽構件40係與複數個凹部103以外的底管10之外周面101接觸，且以跨過複數個凹部103之各個的方式被配置於接合材30與靶本體20之間(圖2)。遮蔽構件40係位於間隙201與接合材30之間。遮蔽構件40係從接合材30那側將間隙201遮蔽。
圖3是表示被設置於靶本體與接合材之間的遮蔽構件之示意性剖視圖。於圖3係表示有從凹部103的位置在中心軸10c的周圍偏離的遮蔽構件40。
靶構件20A與靶構件20B係在中心軸10c的方向隔著間隙201而對向，藉此靶構件20A係具有與靶構件20B對向的端面202，靶構件20B係具有與靶構件20A對向的端面203。
又，靶構件20A係在底管10那側具有傾斜面205，靶構件20B係在底管10那側具有傾斜面206。傾斜面205係與端面202連續設置，傾斜面206係與端面203連續設置。傾斜面205、206係分別相對於中心軸10c的方向傾斜。
傾斜面205與傾斜面206在中心軸10c的方向上的距離係愈遠離中心軸10c就變得愈窄。藉由傾斜面205與傾斜面206在中心軸10c的方向對向，於間隙201之底管10那側係構成有推拔(taper)構造。遮蔽構件40係與靶構件20A的傾斜面205抵接，且與靶構件20B的傾斜面206抵接。
遮蔽構件40的剖面徑並未特別限定，例如遮蔽構件40的剖面徑的最小徑是與傾斜面205、傾斜面206及外周面101抵接的程度即可。遮蔽構件40與傾斜面205、傾斜面206及外周面101抵接，且遮蔽構件40進行些許的彈性變形，藉此充分地確保對於遮蔽構件40之靶構件20A、20B的接觸面積。另外，進行彈性變形前的遮蔽構件40之剖面的外形係例如呈圓狀。
又，根據該構成，遮蔽構件40在中心軸10c的方向上為傾斜面205與傾斜面206所包夾。藉此，在接合材30的注入時，不易引起在遮蔽構件40之中心軸10c的方向上的位置偏移。
遮蔽構件40係由環狀的彈性構件所構成。遮蔽構件40例如是O型環(O-ring)。遮蔽構件40的材料係具有於抗熱性、電漿(plasma)抗性優異的材料，例如，矽系樹脂、氟系樹脂等。
將此種遮蔽構件40配置於間隙201與接合材30之間，藉此接合材30對間隙201的洩漏得以被抑制，接合材30不易侵入到間隙201。又，即使間隙201在濺鍍時暴露於電漿，接合材30也會藉由遮蔽構件40而自電漿遮蔽。藉此，在濺鍍時，接合材30的成分(例如In)不易與靶本體20的成分混合。進一步地，由於遮蔽構件40具有電漿抗性，故遮蔽構件40也不易與靶本體20的成分混合。
接下來，對濺鍍靶1的製造方法進行說明。
首先，準備圖2所示的底管10，藉由靶構件20A來包圍底管10的外周面101。
接下來，將環狀的遮蔽構件40以跨過複數個凹部103之各個的方式配置在底管10的周圍。遮蔽構件40係例如在中心軸10c的方向上位於複數個凹部103之各個的中心附近。於遮蔽構件40與底管10之間係藉由凹部103而形成有空隙。
接下來，藉由靶構件20B包圍底管10的外周面101。藉此，底管10的外周面101係藉由靶構件20A及靶構件20B所包圍。
此時，將靶構件20A與靶構件20B以在中心軸10c的方向並排的方式配置。遮蔽構件40係藉由靶構件20A與靶構件20B所包夾。藉此，形成於靶構件20A與靶構件20B之間的間隙201係被遮蔽構件40從底管10那側遮蔽。
接下來，在底管10豎立的狀態下，將已熔融的接合材30從底管10的下方填充至底管10與靶本體20之間。利用了壓力(重力)差的填充、壓入等在接合材30的填充中被利用。
圖4中的(a)、(b)是表示於靶本體與底管之間填充有接合材的樣子之示意圖。
首先，如圖4中的(a)所示，在靶本體20之中，於靶構件20A與底管10之間注入有接合材30。即使持續注入接合材30且接合材30到達遮蔽構件40之位置，由於間隙201由遮蔽構件40所遮蔽，因此接合材30也不易從底管10那側向間隙201洩漏。
之後，由於在底管10的外周面101係設有凹部103，故如圖4中的(b)所示，接合材30係穿過遮蔽構件40與底管10之間的凹部103。藉此，接合材30係經由凹部103也填充於底管10與靶構件20B之間。
之後，接合材30固化，底管10與靶構件20A係藉由接合材30所接合，且底管10與靶構件20B係藉由接合材30所接合。藉此，靶本體20係形成於底管10的周圍。之後，因應需求來施加將靶構件20A、20B之表面粗糙度(surface roughness)予以調整的完成處理加工(finishing processing)。
對使用濺鍍靶1之情形下的功效之一例進行說明。
在濺鍍靶1中，靶構件20A、20B之間的間隙201係被遮蔽構件40從底管10那側遮蔽。遮蔽構件40係由能夠彈性變形的材料所構成。
藉此，間隙201係藉由遮蔽構件40而自底管10那側被確實地遮蔽。結果，接合材30變得不易插入至間隙201，接合材30的成分、底管10的成分不易混入至被覆膜。又，底管10也不會於間隙201露出，靶構件之成分以外的成分(異物)變得不易從間隙201釋放出來。
又，即使遮蔽構件40通過間隙201而暴露於電漿，由於遮蔽構件40係由電漿抗性高的材料所構成，故遮蔽構件40的成分也變得不易混入至被覆膜。
又，以作為遮蔽構件來說，比起代用黏著性帶(adhesive tape)的情形，剖面為圓狀的遮蔽構件40的位置係藉由傾斜面205、206而被強固地固定。因此，在使用遮蔽構件40的情形下，比起黏著性帶較不易引起接合材注入時在中心軸10c的方向上的位置偏移。
又，由於遮蔽構件40不具有黏著層，故沒有張貼工作，安裝變得簡便。又，即使在對底管10的安裝中遮蔽構件40的位置偏移了，由於並沒有被張貼至底管10，因此再次的位置調整也變得簡便。
又，於底管10的外周面101係設有凹部103。因此，即使遮蔽構件40與靶本體20及底管10密貼，接合材30也通過凹部103而遍及到複數個靶構件的各個與底管10之間的全區域。
(變形例1)
圖5是表示本實施形態之濺鍍靶的變形例1之示意性立體圖。
在濺鍍靶2中，靶本體20係在底管10之中心軸10c的方向成為行狀而並排設置複數個。複數個靶本體20之各個係在中心軸10c的方向互相隔開地配置。傾斜面205、206係不限於一組靶構件20A、20B地形成於相鄰的靶構件之間。具有複數個靶本體20的濺鍍靶2在中心軸10c的方向上的長度為2000 mm以上。
根據此種構成，除了上述功效，能夠簡便地使濺鍍靶在中心軸10c的方向上的長度變長。
(變形例2)
圖6是表示本實施形態之濺鍍靶的變形例2之示意性剖視圖。
例如，在遮蔽構件40所抵接的底管10之外周面101也可以設有環繞中心軸10c之周圍的淺的凹部104。凹部104的深度係比凹部103的深度還淺。藉由設置此種凹部104，除了傾斜面205、206以外，遮蔽構件40也藉由凹部104來固定位置。藉此，遮蔽構件40的位置偏移被進一步地抑制。
(實施例)
作為原料，將一次粒子的平均粒徑為1.1μm的In2 O3 粉與一次粒子的平均粒徑為0.5μm的ZnO粉與一次粒子的平均粒徑為1.3μm的Ga2 O3 以氧化物的莫耳比率(molar ratio)成為1：2：1的方式進行了秤量。將這些原料粉末用濕式球磨機粉碎／混合。使用了φ5mm的氧化鋯球(zirconia ball)作為粉碎媒介。以噴霧乾燥機(spray dryer)將已粉碎混合的漿料(slurry)乾燥造粒，得到造粒粉。
對內部設置有金屬製的芯棒之聚氨酯(polyurethane)製的圓筒狀之橡膠模具填充造粒粉，將造粒粉密封後，以98 MPa的壓力進行CIP(Cold Isostatic Pressing；冷均壓)成形，得到圓筒狀的成形體。將成形體用設定溫度1500℃、10小時進行焙燒，藉此得到圓筒型的焙燒體(相當於靶構件20A或靶構件20B)。
將靶構件以成為外徑155 mm、內徑135 mm、長度260 mm的方式進行了機械加工。在外徑133 mm、內徑125 mm、長度1600 mm之Ti製的底管10的中心軸10c之周圍等間隔地形成了12個寬2 mm、最大深度2 mm、長度20 mm的凹部103。
一邊將靶構件及底管10設置於加熱裝置而以180℃加熱一邊將已加熱熔解的In暴露在靶構件的內周面與底管10的外周面101。
將底管10插入至靶構件20A後，將剖面徑1.5 mm、直徑133 mm的環狀的氟樹脂製O型環安裝於底管10，使O型環與靶構件20A密貼。進一步地，將第2個靶構件20B插入至底管10，插入O型環。重複該動作，得到具有6個靶構件與5個O型環的濺鍍靶。
將底管10與靶構件之位置調整後，將已以160℃加熱熔融的In注入至底管10與各靶構件之間。In冷卻後，使用顯微鏡進行了間隙201的觀察，結果沒有觀察到In。
以上，對本發明的實施形態進行了說明，但本發明並非僅限定於上述的實施形態，當然能夠施加各種變更。各實施形態不限於獨立的形態，只要技術上允許則能夠進行複合。
1,2:濺鍍靶 10:底管 10c:中心軸 20:靶本體 20A,20B:靶構件 30:接合材 40:遮蔽構件 101:外周面 102:內周面 103,104:凹部 201:間隙(分割部) 202,203:端面 205,206:傾斜面
[圖1]中的(a)是表示本實施形態之濺鍍靶的示意性立體圖。圖1中的(b)是表示本實施形態之濺鍍靶的示意性剖視圖。 [圖2]是將本實施形態之濺鍍靶的底管與包圍底管之遮蔽構件予以表示的示意性立體圖。 [圖3]是表示被設置於靶本體與接合材之間的遮蔽構件之示意性剖視圖。 [圖4]是表示於靶本體與底管之間填充有接合材的樣子之示意圖。 [圖5]是表示本實施形態之濺鍍靶的變形例1之示意性立體圖。 [圖6]是表示本實施形態之濺鍍靶的變形例2之示意性剖視圖。
1:濺鍍靶
10:底管
10c:中心軸
20:靶本體
20A,20B:靶構件
30:接合材
40:遮蔽構件
101:外周面
102:內周面
103:凹部
201:間隙(分割部)

Claims (7)

  1. 一種濺鍍靶，係具備： 筒狀的底管，係在外周面形成有複數個凹部，前述複數個凹部係分別在中心軸方向延伸，且前述複數個凹部係分別繞中心軸地並排設置； 靶本體，係具有將前述底管之外周面包圍的圓筒狀的複數個靶構件，前述複數個靶構件係分別以在前述底管之前述中心軸方向隔開的方式並排設置，藉由前述複數個靶構件在前述中心軸方向並排，在相鄰的靶構件之間形成的間隙係環繞前述底管的前述中心軸周圍，且前述間隙係與前述複數個凹部的各個交叉； 接合材，係被設置於前述底管與前述靶本體之間，將前述底管與前述複數個靶構件的各個予以接合；以及 遮蔽構件，係以跨過前述複數個凹部之各個的方式被配置於前述接合材與前述靶本體之間，且從前述接合材那側將前述間隙予以遮蔽。
  2. 如請求項1所記載之濺鍍靶，其中前述遮蔽構件係由環狀的彈性構件所構成。
  3. 如請求項1或2所記載之濺鍍靶，其中前述遮蔽構件所抵接的前述靶構件之面係相對於前述中心軸方向傾斜。
  4. 如請求項1或2所記載之濺鍍靶，其中前述靶本體係在前述底管的前述中心軸方向成為行狀。
  5. 如請求項1或2所記載之濺鍍靶，其中前述複數個靶構件係分別藉由氧化物的燒結體所構成。
  6. 如請求項5所記載之濺鍍靶，其中前述氧化物係具有In、Ga及Zn。
  7. 一種濺鍍靶的製造方法，係製造具有筒狀的底管、靶本體及接合材之濺鍍靶，前述靶本體係包圍前述底管，前述接合材係被夾設於前述底管與前述靶本體之間且將前述底管與前述靶本體予以接合； 前述濺鍍靶的製造方法係如下述： 準備底管，前述底管係在外周面形成有複數個凹部，前述複數個凹部係分別在中心軸方向延伸，且前述複數個凹部係分別繞中心軸地並排設置； 將環狀的遮蔽構件以跨越前述複數個凹部之各個的方式配置於前述底管的周圍； 藉由第一靶構件及第二靶構件來包圍前述底管之前述外周面； 將前述第一靶構件及前述第二靶構件以在前述中心軸方向並排的方式進行配置； 藉由前述遮蔽構件將在前述第一靶構件及前述第二靶構件之間所形成的間隙從前述底管那側遮蔽； 將已熔融的前述接合材填充於前述第一靶構件與前述底管之間，且將前述接合材通過前述複數個凹部而填充於前述第二靶構件與前述底管之間； 將前述接合材固化，藉此將前述第一靶構件與前述底管之間及前述第二靶構件與前述底管之間予以接合，且將具有前述第一靶構件及前述第二靶構件的前述靶本體形成在前述底管之周圍。
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