TWI279449B - Method for producing sputtering targets - Google Patents

Description

1279449 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關藉由濺鍍後，薄膜形成所使用之濺鍍靶及 其製造方法者。 【先前技術】 先行技術中，一般於濺鍍靶之濺鍍面藉由硏磨加工等殘 留不純物’突起，應力歪斜等存在後，於濺鍍產生擊穿顆粒 ，等’爲此而成膜之收率急劇下降。因此，做爲濺鍍法所使 用之靶者，以可平滑加工濺鍍面，洗淨者使用之，濺鍍面殘 留不純物愈少，表面精細度愈小，更且加工變形愈少，濺鍍 中愈少發生擊穿，顆粒等。 I T〇，s η〇2系靶亦不例外，被要求其濺鍍面爲平 滑加工時。針對此等濺鍍靶之精加工方法如··特開平3 - 2 5 7 1 5 8號，特開平5 — 1 4 8 6 3 5號，特開平 1 0 — 2 9 8 7 4 3號等公開其具體之技術。 現行濺鍍面之硏磨加工係藉由平面加工硏磨機其表面硏 磨爲主流者，此方法中使用砥石進行濺鍍面之硏磨加工。惟 ，此方法其硏磨精密度有限，因此，濺鍍面不可避免的將產 生加工變形之問題。更且，此硏磨方法中，於濺鍍面形成凹 凸形狀面之異狀靶硏磨加工無法進行之。因此，異狀靶之表 面加工務必與平面靶分別不同工程進行表面加工，進而造成 製造成本提昇之原因之一等問題。 做爲不限制硏磨時加工歪斜少，表面形狀之硏磨加工方 法者一般將噴砂材於被處理面上以高速度進行噴射後，藉由 -4 - (2) 1279449 衝撞之打光進行處理者爲一般考量者。惟，先行技術之打光 處理中，爲於高速下射出做爲硏磨材之噴砂材，其噴砂材於 被處理表面將產生不可避免之滲入現象。此被處理表面所收 集之噴砂材於一般之洗淨方法中不易去除，殘留不純物等問 題存在之。 【發明內容】 本發明係以提供一種於濺鍍面之靶進行精加工時，濺鍍 面爲平面或具凹凸狀之異狀靶均可迅速取得無障礙平滑之無 加工變形之加工表面，同時可解除濺鍍面使用硏磨加工等產 生硏磨劑殘留之問題之濺鍍靶爲目的者。 本發明者藉由以至少1種以上濺鍍靶組成成份中之成份 做爲主成份含有之粉狀物做爲精加工用材料使用後，不管濺 鍍面爲平面，或具凹凸形狀之異狀靶均可取得平滑無變形之 加工表面者，並且可解除濺鑛面之硏磨加工等所使用之硏磨 劑之殘留所造成之問題，進而完成本發明。 亦即，本發明相關之濺鍍靶之製造方法於進行精加工濺 鍍靶之濺鍍面時，以至少1種該濺鍍靶組成成份之成份做爲 主成份之粉狀物使用後進行加工者爲其特徵者。 做爲具體形態之一者係含有以至少1種該濺鍍靶組成成 份中之成份做爲主成份含有之粉狀物所成之噴砂材使用後使 該濺鍍面進行打光處理之工程。 更者，此時較佳形態中，更含有進行該打光處理後，更 將濺鍍靶之濺鍍面於彈性體表面分散砥粒後藉由硏磨方法之 硏磨工程者。 -5- (3) 1279449 通常’爲防止噴砂材之滲入等表面之污染，以不易影響 表面之具球狀粒子形狀之噴砂材（例如：球狀鉻粉狀物）使 用被考量之，惟，本發明者經詳細表面分析後發現，即使使 用此球狀粉狀物仍無法解除上述不.純物殘留所引起之問題。 本發明更有其他具體之形態中，以至少1種上述濺鍍靶 組成成份中之成份做爲主成份之粉狀物懸浮液使用後，進行 精加工者。 此理想形態中，進行精加工時，首先藉由先行法或常法 使用打光處理後之該懸浮液進行精加工者亦可。 又，平面靶等時，於先行技術加工硏磨後爲去除表面不 純物而使用上述懸浮液進行加工者亦可。 【實施方式】 〔發明之最佳實施形態〕 本發明第1形態之濺鍍靶之製造方法係進行濺鍍靶之濺 鍍面精加工時，以至少1種該濺鍍靶組成成份中之成份做爲 主成份含有之粉狀物所成之噴砂材使用後，使該濺鍍面進行 打光處理者爲特徵者。 本發明對象之濺鍍靶並未限定其種類，可適用先行公知 之各種濺鍍靶。 具體而言，液晶顯像等顯示互異之透明導電膜，電極膜 之形成所使用之I T〇（I η 2〇3 — s η〇2 )系’ Α1 系，Al — Si 系，Al— Ti 系，Al—Cu 系， Ti系，Mo系，Mo — Ta系，Ta系，W系，Cr系等 各種靶，硬碟，光磁記憶體，相變化型記錄媒體等之記憶體 -6 - (4) 1279449 之記錄膜，保護膜等形成所使用之C 〇 — C r 一 P t系， Co — Cr— Ta 系 ’ Co — Ni — Cr 系，C— S iTb 一 F — C〇系，Si 系，Ge — Sb— Te 系，Ag — In 一 S b — 丁 e系，Z n S — S i〇2系等之靶，磁頭，熱印 磁頭等之記錄互異之薄膜形成所使用之F e — T a系，F e 一 Al— Si 系，Fe — Zr 系，Ni— Fe 系，Co — Zr— Nb 系 ’ F e — N 系，Ta — S i〇2 系，Ta2〇5 系，S iAION系，S i3N4系等之靶，半導體電極形 成所使用之A 1 — S i系，

Mo S i 2系，WS i2系，T i系等之靶可適用之。 其一例針對製造I T〇膜形成用之靶時進行說明。 I 丁〇革巴係藉由冷壓及熱壓任一方法均可製造者，惟，任一 方法均以氧化銦與氧化錫做爲主成份之粉末混合物加壓成形 後藉由燒結後取得。 具體而言，冷壓法中將氧化銦粉末與氧化錫粉末進行秤 量，混合後，更添加粘合劑成形後脫脂之後燒結之後取得靶 燒結體。所取得燒結體更施予加工，硏削，精加工後，所定 形狀，所定尺寸之靶被成形。另外，熱壓法中，將氧化銦粉 末與氧化錫粉末進行秤量，混合後，更以乾式球磨機進行混 合後熱壓被形成，更施予加工，硏削，精加工後所定形狀， 所定尺寸之靶被成形。 本發明中，靶成形後之精加工中，濺鍍面藉由特定之噴 砂材進行打光處理。本發明中之打光處理之方法本身可適當 採用先行技術所進行之方法者。一般打光處理係指將被加壓 之空氣等之氣體或水等液體同時具硏磨作用之粉末材料所成 (5) 1279449 之噴砂材於被處理對象物表面進行噴射後，去除附著於被處 理對象物表面之異物，突起之表面加工方法者之意。 針對本發明中打光處理所使用之打光處理裝置並無特定 限制’先行技術市場可取得之裝置可因應處理對象之靶之尺 寸等適宜使用之。亦即，本發明中，除以噴砂材做成後述之 特定材料之外，並無特別限定，因此，可直接通用現有之打 光處理裝置’無需具有特別設備亦爲其有利點。 本發明中，首先，靶面之精加工時以打光處理，由特定 粉末所成之噴砂材吹塑後硏磨表面，因此，即使濺鍍面呈凹 凸狀面之異狀靶時，仍不成問題，可迅速加工爲其優點者。 更且，本發明方法中以至少1種該濺鍍靶組成成份中之 成份做爲主成份之含有粉末做爲靶面精加工時之噴砂材成份 使用之，因此，打光處理後，洗淨後，即使殘留噴砂材於靶 之濺鍍面其噴砂材之主成份仍可防止因靶之組成成份所成噴 砂材之殘留所產生之不良影響。 防止此因不純物產生之不良影響之噴砂材其特別理想者 以任一靶組成成份均爲粉狀物者宜。此時，即使不可回避之 噴砂材殘留仍不致形成不純物。更理想之噴砂材以與靶爲相 同成份之粉狀物所成者，此時，不僅噴砂材之殘留不致成不 純物，更可完全防止藉由噴砂材殘留造成組成不均。 例如，製造I T 0用濺鍍靶時，理想之噴砂材成份者如 :In2〇2系粉末，Sn〇2系粉末，1】]2〇3 — 3]1〇2系粉末，I Π2〇3 — Sn〇2 ( I 丁〇）粉末，與 靶相同組成之I η 2〇3 — S η〇2 ( I T〇）粉末等例。 除濺鍍靶之組成成份之外，爲提昇噴砂材之特性可添加 (6) 1279449 於噴砂材之成份只要適於打光處理之噴砂，可有效率做爲產 業製作者並無特別限定。例如，S η〇2系粉末所成之噴砂 材時，可以氧化鐵，氧化鈷，氧化鎳等做爲添加元素進行添 加。 除濺鍍靶組成成份之外添加於噴砂材中成份之添加量可 依所需靶之純度進行調整，一般爲1重量％以下者宜’更佳 者爲0 · 5重量％以下者，其量以愈少愈理想者。 於噴砂材中所使用之粉狀物比濺鍍靶組成材料更脆，當 噴砂材與靶碰撞時，噴砂材先碎者爲特別理想者。此乃可防 止靶受傷，噴砂材比靶脆弱有保護靶之作用者。噴砂材所使 用之粉狀物粒徑亦可比1 m m大者，惟，噴砂材粒徑太大時 ，打光時將無法保持噴砂材之良好狀態下之噴射，因此，最 好粒徑爲1 m m以下者宜。又，若爲上述之粉狀物物之性狀 者，碰撞時噴砂材先碎，吸收某程度之撞擊而不致加大加工 之變形爲其利點者。 以上述之材料做爲噴砂材使用後，可使表面粗細度R a 爲5 · 0 # m以下之加工面，同時可取得任何形狀之加工變 形極少之濺鍍靶者。 更理想者，使用粒徑7 1 0 // m以下之噴砂材時，可取 得表面粗細度R a爲2 . 5 μ m以下之加工面者。又，所使 用之噴砂材之粉狀物更小則表面粗細度更小，更可更平滑加 工，極小加工變形者。惟’表面粗細度R a若在〇 · 2 // m 以下時，則務必使用平均粒徑爲4 5 // m以下之噴砂材者， 惟，噴砂材粉狀物之平均粒徑若爲4 5 // m以下時則有效粉 碎工程有困難，而不實際。 -9- (7) 1279449 又，當噴砂材與靶同等硬度或強度，或靶較爲脆弱時， 則可調整噴砂材粉狀物之粒徑爲5 0 0 // m以下，降低打光 壓，拉大打光裝置之噴射噴嘴與靶之距離等方法後，則可防 止因撞擊過大所產生之加工變形。一般打光條件以打光壓3 〜5 k g / c m 2，噴嘴與靶之距離爲1 0〜3 0 c m者。 本發明方法中，進行上述打光處理後，必要時更可採用 使濺鍍靶之靶面於彈性體表面藉由分散砥粒之硏磨方法進行 硏磨之工程者。 如此，於彈性體表面分散砥粒之硏磨方法進行硏磨後， 使表面粗細度約0 · 2〜5 · Ο μ m之狀態可有效硏磨爲 0 · 2 // m S R a < 1 · 5 // m之範圍者。且，於此彈性表 面藉由分散砥粒之硏磨方法後進行硏磨者，其硏磨本身因具 有彈性，因此，即使濺鍍面形成凹凸狀面之異狀靶仍可有效 硏磨之。 上記中，藉由倂用該方法後，表面粗細度之上限値做成 1 . 5 // m者係表面粗度超出1 · 5 μ m之加工僅進行打光 處理即可，反之，表面粗度爲0 · 2 # m以下時則作業時間 變長不理想。彈性體只要不使靶變形，碎裂之壓力下之變形 物別無特定限制，可使用尿烷，發泡尿烷，海棉等者。又， 於此彈性體分散之粒子者以避免與靶材有反應之物質者宜。 所分散粒子之平均粒徑依粒子材質而異，一般若使用鋁氧粉 時，其平均粒徑以7〜2 5 0 // m者其作業效率較佳。另外 ，粒徑之選定可參考J I S — R6 0 0等之硏磨劑之粒度基 準進行之。 藉由上述本發明之方法對於打光噴砂材之靶表面塗層少 -10- (8) 1279449 粒性小之金屬系靶及氧化物系靶特別有用者。 本發明第二形態之方法中可以至少1種上述之濺鍍靶組 成成份中之成份做爲主成份之粉末含有之懸浮液使用後進行 精加工者。此形態中，精加工時，首先可藉由先行技術之方 法或常法之打光處理後使用上記懸浮液進行精加工者亦可。 此時做爲所使用之粉狀物者可使用與上述相同之材料者 。粉狀物之粒徑可依其硏磨對象材料種類選擇最適當者，一 般以參考前述之J I S - R 6 0 0 1等硏磨劑之粒度進行決 定者。 調整粉狀物之粒子徑時，較佳者將市販之粉狀物原料先 煅燒後，藉粒增長或凝聚（造粒）等之整粒處理後，可取得 所期之粒徑粉狀物。做爲2次粒子之理想平均粒徑範圍者爲 2 0〜2 5 0 // m者，更理想者爲5 0〜1 5 0 // m 者。 爲調製懸浮液可將該粉狀物與純水混合後，做成懸浮液 者。此時，粉末：純水之重量比以5 0 : 5 0〜9 0 : 1〇 者宜，更佳者爲6〇：4〇〜85〜15者。 又，使用過之懸浮液可藉由適當網篩去除粗大粒子等處 理後再利用之，因此，可降低製造成本，對於資源節約面極 佳。惟，隨使用頻度之增加，懸浮液中不純物量亦隨之增大 ，因此，再利用時務必監視懸浮液中之不純物量者宜。 使用該懸浮液之精加工可於硏磨對象部位適用懸浮液後 ，藉由海棉等彈性體或可撓性材料進行摩擦後取得。 〔實施例〕 -11 - 1279449 Ο) •.以下’代表本發明之實施例及比較例，惟，本發明並非 僅限於下記實施例之形態者。 〔比較例1〕 於打光之噴砂材中之鋁氧粉，玻璃，F e ，二氧化鍩4 種使用後，進行平板I T 0濺鍍靶之精加工後，超音波洗淨 濺鍍面。其結果，濺鍍面之表面粗細度R a分別爲 工.8，3.3 ’4.3，1.5// m者。又，濺鍍面之不 純物分別被檢出A 1爲2 8 0 〇 p p m，S i爲 5〇〇0ppm， Fe 爲 20〇〇ppm， Zr 爲 1 8 Ο 0 p p m，無法有效做爲i τ〇濺鍍靶之製品者。 〔比較例2〕 以平面加工硏磨機進行精加工，於超音波洗淨濺鍍面後 使用平板I Τ〇濺鍍靶後進行濺鍍。其結果，濺鍍初期之擊 穿出現5 0 6次，靶上出現極多之粒子。 〔實施例1〕 平均粒徑0 · 8〜4 · 〇β1Ώ之S]1〇2中以2000 p p m之C 〇 ◦進行乾式混合者直接置入市販a 1 2 0 3系 鉢中於1 5 0 〇 °C下進行3小時熱處理後凝聚之。此凝聚之 含2 0 0 〇 P P m c ◦〇之S n〇2粉末使其可通過開孔 7 1 0 // η]之箭祀爲止進行粉碎後，取得粒徑爲 710//Π1以下之含2000Ρρηι (：〇〇之3]1〇2粉 狀物之噴砂。將此取得之噴砂材與精加工後之I Τ〇濺鍍靶 - 12 - (10) 1279449 相互磨擦後，噴砂材先碎裂，證明噴砂材較爲脆弱者。 使用此取得含2 0 0 0 ρ ρ γπ C ◦〇之S η〇2粉末 進行打光後，進行平板之I τ 0濺鍍靶之精加工後，於超音 波洗淨濺鍍面。 其結果，濺鍍面表面粗細度R a爲1 · ο μ m者，且， 未檢出濺鍍面之·不純物，亦未檢出C 〇者。使用此 1 T〇濺鍍靶進行濺鍍。其結果，濺鍍初期之擊穿爲 2 7 6次，靶上之粒子比比較例2少被確定之。 〔實施例2〕 使用與實施例1同法取得之含有2 0 0 0 p p m C 〇〇之S η〇2粉狀物藉由打光後，進行濺鍍面具凹凸之 異狀I Τ 0濺鍍靶之精加工後，於超音波洗淨濺鍍面。 其結果，濺鍍面表面粗細度爲1 . 0 μ m，未檢出濺鍍 面之不純物，亦未檢出C 〇者。使用此此凹凸異狀之 1 T〇濺鍍靶，進行濺鍍。其結果，濺鍍初期之擊穿爲 2 9 0次，被確定靶上之粒子比比較例2更減少者。 〔實施例3〕 使用與實施例1同法取得之含有2 0 0 0 P P m C 〇〇之S η〇2粉狀物藉由打光後，進行平板I T〇濺鍍 靶之精加工後，更於尿烷表面上分散有平均粉狀物經爲 5 0 // m之鋁氧粉砥粒者進行硏磨後，於超音波洗淨濺鍍面 〇 其結果，濺鍍面表面粗細度R a爲0 · 5 // m者，未檢 -13- (11) 1279449 出濺鍍面之不純物，亦未檢出C ο，A 1者.。 使用此平板I T〇濺鍍靶進行濺鍍。其結果，與實施例 1比較後，濺鍍初期之擊穿爲3 8次，粒子亦更減少者。 〔實施例4〕 使用與實施例1同法取得之含有2 0 0 0 p p m C ◦〇之S η〇2粉狀物藉由打光後，進行濺鍍面具凹凸之 異狀I Τ 0濺鍍靶之精加工，更藉由於尿烷表面上分散平均 粉狀物徑爲5 0 // m之鋁氧粉砥粒之硏磨部材進行硏磨後， 於超音波洗淨濺鍍面。 其結果，濺鍍面表面粗細度爲0 · 5 μ m者，未被檢出 濺鍍面之不純物，其C 〇，A 1均爲1 0 0 p p m以下者。 使用此濺鍍面具凹凸異狀之I T 0濺鍍靶進行濺鍍。其 結果，與實施例2比較後，濺鍍初期之擊穿爲6 7次，粒子 亦更減少之。 〔實施例5〕 將市販平均粒徑0 . 4 // m之S η〇2粉狀物於 1 5 0 0 °C下進行锻燒，進行整粒（造粒）成5 0 0 // m以 下之粒徑。 再進行濺鍍面具凹凸異狀之I T 0濺鍍靶之表面之加工 時，先將具凹凸之濺鍍面以一般之打光處理法粗削成 0 . 3 m m者。此時打光條件如以下。 投射材：鋁氧粉 粒徑範圍：7 4〜4 4从m -14 - (12) 1279449 投射壓力：4 k g ί / c m 2 再將藉由上述方法所準備之S n〇2粉狀物與水純以 8 5 : 1之比率（重量比）所混合之懸浮液塗佈於濺鍍面後 ，其上面以海棉摩擦進行硏磨。此時，於上記方法凝聚 S η〇2粉狀物之硏磨劑比硏磨對象之I T〇濺鍍靶更脆弱 ，因此可使I Τ〇濺鍍靶之表面不受損下微粒化後有改進行 精硏磨。此精硏磨後，進行超音波洗淨，乾燥之。所取得濺 鍍面表面粗細度（R a )爲〇 . 6 // m者，濺鍍面未被檢出 打光處理使用噴砂材後之不純物。 使用所取得濺鍍靶進行濺鍍。其結果，與實施例4比較 後，濺鍍初期之擊穿爲5 0次，粒子亦更爲減少。 由該實施例之結果證明本發明濺鍍靶之製造方法中，由 於以至少1種以上濺鍍靶組成成份中之成份所成之粉狀物進 行濺鍍面之精加工，可有效解決因精加工用材料等所殘留之 不純物所造成之困擾。 另外，以該粉狀物做爲打光處理之噴砂材使用等，不管 濺鍍面之形狀，平面或凹凸狀之異狀靶均可速度取得無障礙 平滑之無加工變形之加工表面，更可有效解決濺鍍面其打光 噴砂材等所殘留之不純物所造成之困擾之優越點。 -15-

Claims (1)

1279449-——— 公告本 拾圍 第92130856號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國95年12月15日修正 1 · 一種濺鍍靶之製造方法，其特徵係對濺鍍靶之靶面 進行最後加工時，使用含有以該濺鍍靶之構成成份中之至少 1種成份爲主成份所成之粉末的懸浮液，進行最後加工，得 到具有表面粗細度Ra爲5.Ομπι以下之加工面的濺鍍靶。 2 ·如申請專利範圍第1項之濺鍍靶之製造方法，其中 以懸浮液進行最後加工之前，對該濺鍍靶之靶面進行以砥材 之噴砂處理。