TW533248B - Sputtering target and method for the manufacture thereof - Google Patents

Description

533248 A7 五、發明説明（I ) 本發明係有關於一濺鍍靶及其製造方法，藉由實質上 的除去濺鍍靶表面的加工變質層，且使其表面形成適於濺 鍍的表面狀態，以從濺鍍開始的初期階段起就有安定的成 膜速度，而減少濺鍍所需的累計投入電量。 〔先前技術〕 以往的濺鍍靶，係實施切削、磨削、硏磨等機械加工 以對其表面做精加工處理。 這種加工本質上是邊對金屬結晶粒做物理性的破壞邊 進行強制的加工，因此會有稱作加工變質層之變形及缺陷 多量的殘存於祀表層部。 所謂濺鍍，係令Ar+等正離子物理性的撞擊設置於陰 極的靶，而藉由該撞擊能來使構成靶的金屬原子被釋放出 ，故因金屬原子在結晶內的排列方式（結晶方位）不同而使 金屬原子本身的釋放難易度產生差異。 上述般之殘存有加工變質層的濺鍍靶，在某個程度的 使用後，總算得出安定的表面狀態，而使成膜速度變得安 定下來。 因此，在加工變質層存在的期間，成膜速度無法安定 下來，而造成濺鍍所需的累計投入電量增多的結果。 有鑑於此，有人提案出對靶表面實施蝕刻處理以除去 加工變質層的方法(特開平7 - 1 18842)。 然而，該方法中爲了除去加工變質層乃是以適當的條 件進行粗蝕刻，但並無法將濺鍍所需的累計投入電量降的 夠低。 ----- - _3_____ 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533248 A7 B7 五、發明説明（l ) 〔發明所要解決的課題〕 本發明係有鑑:於上述問題點而提出者，其目的係提供 一濺鍍靶及其製造方法，特別是爲了實現成膜速度的早期 安定化以在濺鍍靶開始使用的最初期階段就進行安定的成 膜，而形成既定的表面狀態。 〔用以解決課題之手段〕 爲了解決上述問題點，經本發明人等經心硏究的結果 ，得出以下的認知。 在濺鍍靶用了一陣子而使成膜速度安定下來的狀態下 ，被濺擊而易釋放出金屬原子的結晶面將微微地覆蓋於靶 的被濺蝕面，即使濺鍍持續進行還是有這種結晶面的存在 0 即使無限的減小靶的表面粗度、例如實施鏡面化加工 ，但只要表面未被易被濺擊的結晶面所覆蓋，就算是在沒 有加工變質層的狀態，還是無法使得直到成膜速度安定爲 止的累計投入電量完全成爲〇(根據後述比較例（C)的情形) 〇 若殘存有加工變質層，由於該部分濺鍍時的成膜速度 會比安定時來得大，故必須使加工變質層變成實質上爲零 〇 即使沒有加工變質層’若靶的表面過粗’也無法成爲 以易被濺擊的結晶表面覆蓋表面的狀態’直到成爲該狀態 爲止還是必須進行預濺鍍(根據後述比較例(e)的情形）。 當以減少加工變質層的方式實施精密機械加工後’利 — ______4_. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 線_· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533248 A7 五、發明説明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 用蝕刻來使加工變質層變成實質上爲〇,且蝕刻成接近於 表面被易被濺擊的結晶表面覆蓋的狀態時，所得的濺鍍靶 其成膜速度到安定爲止的累計投入電量很少。 本發明根據上述認知，而提供出 1.一種濺鍍靶，其特徵在於，濺鍍靶的被濺蝕表面上 實質上沒有機械加工所致之加工變質層，又表面之依據中 心線平均粗度(Ra)所規定的表面粗度，係靶的構成素材的 平均結晶粒徑之0.1%〜10% ; 2·如上述1之濺鍍靶，其中表面粗度Ra爲平均結晶粒 徑之1%〜10°/。； 3· —種濺鍍靶之製造方法，將濺鍍靶的被濺蝕面用精 密機械加工來減低加工變質層後，利用蝕刻處理來使該表 面之依據中心線平均粗度Ra所規定的表面粗度，成爲靶 的構成素材的平均結晶粒倥之0.1 %〜10% ; 4. 如上述3之濺鍍靶之製造方法，其中表面粗度Ra爲 平均結晶粒徑之1%〜10% ; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5. 如上述3、4之濺鍍靶之製造方法，其中經精密機械 加工所減低後之加工變質層的厚度爲20//m以下。 〔發明之實施形態〕 接著，根據實施例、比較例以及圖面來對本發明做詳 細的說明。 (實施例及比較例） 實驗是使用純度99.995wt%、平均結晶粒徑40//m的 鈦靶。在表面精加工狀態方面，係準備出(a)通常的車床精 ；_____5______ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇'〆297公釐） 533248 A7 ------ B7 五、發明説明（A ) 加工，（b)通常的車床加工+濕式硏磨精加工，（c)精密車床 半円加工，（d)精密車床加工+濕式硏磨加工+化學鈾刻處理精 加工’（e)精密車床加工+化學蝕刻(餓刻量大)等5種試料。 各試料的數據顯示於表丨中。由表1可明顯的看出， (d)疋本發明的實施例，（a)、（…、（c)、（e)是比較例。 表面粗度是用接觸式粗度測定器來評價，加工變質層 厚度是用X射線繞射測定裝置來評價。 化學蝕刻的實施，是浸漬於氫氟酸5vol%、硝酸 15vol%、水80%的混合溶液中60秒。 〔表1〕 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁j 記號 中心線平均粗度 加工變質層 相對比(％：) Ra( β m) 厚度（//m) 粗度/粒徑 比較例 ⑷ 4 30 10 比較例 (b) 0.4 15 1 比較例 ⑷ 0.1 20 0.25 實施例 (d) 0.7 0 1.75 比較例 (e) 20 0 50 -訂- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 相對於累計電量的成膜速度是顯不於圖1 ° (a)、（b)都 是易被濺擊的加工變質層較厚，故在濺鍍靶使用初期的成 膜速度快。 U)由於殘留有多量的加工變質層，初期的成膜速度快 ，在累計電量約20kWh時成膜速度到達接近安定(穩定)的 狀態。 至於(b)，相較於(a)加工變質層的量較少’故成膜速度 6 ___— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（加x297公釐） 533248 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（9 ) 到達安定狀態爲止的累計電量減少，在累計電量約lOkWh 時成膜速度到達接近安定的狀態。 相對於此，雖然（C)的加工變質層(20//m)比(b)來得薄 而接近良好的表面，但因表面粗度小（鏡面化），故在使用 初期不易被濺擊，成膜速度慢(這時，靶的中心線平均粗度 Ra爲平均結晶粒徑之0.25%)。 之後，由於殘留20//m左右的加工變質層，成膜速度 將開始增加，之後在累計電量約16kWh時接近安定化。這 種成膜速度的變動並不理想。 又，本發明的實施例(d)，由於利用蝕刻來將加工變質 層幾乎完全除去，除去最表面的自然氧化層之lkWh爲止 其成膜速度稍慢，之後就變得非常安定(這時，靶的中心線 平均粗度Ra爲平均結晶粒徑之1.75%)。 由此可知，本發明的濺鍍靶，從濺鍍靶使用開始的最 初期階段就能獲得安定的成膜速度。 又，比較例(e)中，雖沒有加工變質層但蝕刻量多，由 於表面粗度大，使用初期的成膜速度會變慢，之後當累計 電量約14kWh時接近安定。 如以上所述般，將濺鍍靶表面的加工層減少後，藉由 進行適度的蝕刻，來使該表面形成接近被適於濺擊之秩序 良好的結晶面所覆蓋的狀態者，從使用初期其成膜速度就 是安定的。 接著，將中心線平均粗度Ra、中心線平均粗度Ra和 粒徑的比、成膜速度到達安定爲止的累計電量等關係顯示 7 H氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 丨'-------------------:訂 I:--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 533248 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（fc ) 於表2。表2之A、B、F、G爲比較例，表2之C、D、 爲本發明的實施例。 中心線平均粗 相對比（％) 累計電量 加工變質層 度 RaOBl一- 粗度/粒徑 (kWh) 厚度（// m) A 0.004^一· 0.01% 20 10 B 〇.〇^_ 0.05% 16 10 C —----------- 〇.〇!__ 0.1% 8 0 D 0.4__ 1.0% 2 0 E 10% 3 0 F 20___ 50% 14 0 G 32__ 80% 18 0 比較例A、B的表面粗度比上述比較例(c)還要小’即 經鏡面化加工者。比較例B之成膜速度安定爲止的累計電 量爲約16kWh，和比較例(c)大致相同’又鏡面化之比較例 A的累計電量爲更多的20kWh ° 又，實施例C、D、E及比較例F、G係藉由改變實施 例(d)的蝕刻時間來變化表面粗度者’比較例F係相當於比 較例(e)。 實施例C、D、E及比較例F、G之成膜速度到達安定 爲止的累計電量分別爲8、2、3、14、18kWh，基於此可 知中心線平均粗度Ra對粒徑的比在0.1%以上10%以上的 範圍較佳。 基於此亦可知，過度的蝕刻並無法以良好的成膜速度 8 I.-------------------，訂··--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） 533248 A7 B7 五、發明說明（q ) 得出更安定化的濺鍍靶素材。 如此般，本發明能製作出接近濺鍍靶的穩定狀態之耙 表面，而使濺鍍靶具備稍有凹凸之結晶粒面露出的表面。 如此般製作出的濺鍍靶之表面，係成爲和通常濺鍍進 行到成爲穩定狀態的靶面相同或近似的表面。 〔發明效果〕 基於上述說明，本發明能提供一種濺鍍靶，藉由幾乎 完全除去加工變質層，且其表面不是單純的實施鏡面加工 ，而是成爲具凹凸的結晶粒面露出般之接近適於濺擊的穩 定狀態之狀態，以在濺鍍初期開始就形成安定的成膜速度 〇 〔圖式之簡單說明〕 圖1係顯示實施例及比較例之成膜速度和累計電量的 關係。 I.-------------------.訂 — :--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

Claims (1)

1. 533248 一丄一 /Γ'ν Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 1、 一種濺鍍靶，其特徵在於，濺鍍靶的被濺鈾表面上 實質上沒有機械加工所致之加工變質層，又表面之依據中 心線平均粗度(Ra)所規定的表面粗度，係靶的構成金屬的 平均結晶粒徑之1.0%〜10%，且表面粗度Ra位於0.4//m〜4 # m的範圍。 2、 一種濺鍍靶之製造方法，將濺鍍靶的被濺蝕面用精 密機械加工來減低加工變質層後，利用蝕刻處理來使該表 面之依據中心線平均粗度Ra所規定的表面粗度，成爲靶 的構成金屬的平均結晶粒徑之1.0%〜10%，且表面粗度Ra 位於0.4 // m〜4 // m的範圍。 3、 如申請專利範圍第2項之濺鍍靶之製造方法，其中 經精密機械加工所減低後之加工變質層的厚度爲20/zm以 下。 ί ·ϋ HR ϋ 1 n n νϋ n n I I 0 ϋ ϋ— ϋ n n ι_ϋ n J'J M-i n n n I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐）