TWI383060B - 濺鍍靶 - Google Patents

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TWI383060B
TWI383060B TW097132350A TW97132350A TWI383060B TW I383060 B TWI383060 B TW I383060B TW 097132350 A TW097132350 A TW 097132350A TW 97132350 A TW97132350 A TW 97132350A TW I383060 B TWI383060 B TW I383060B
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Donggu Ji
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Mitsui Kinzoku Korea Co Ltd
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Description

濺鍍靶
本發明是有關將複數個分割靶材與支撐板(backing plate)介著結合材(bonding agent)而加以接合(junction)之濺鍍靶(sputtering target)。
一直以來，例如，作為半導體等的電子‧電氣零件用材料之成膜法者，因能容易控制膜厚及成分之濺鍍(sputtering)法而被廣泛採用。
於此種濺鍍法中所用之濺鍍靶，一般係將由欲形成薄膜之材料所成之靶材，與由導電性‧熱傳導性優異的材質所成之支撐板(底板；bucking plate)，介著結合材(bonding agent)加以接合(junction)而構成者。
近年來，特別是藉由濺鍍之對大型基板上的成膜需要正在增加中，隨著濺鍍靶亦已大型化。然而，有些濺鍍靶因其材料之關係，從防止破裂或品質保持等觀點來看，有難於使其大型化之情形。為了對應此種對濺鍍靶的大型化之需要起見，例如，如於專利文獻1至2所示，係將靶材分割成複數個靶材小片並排列於支撐板上藉由接合之方式製造濺鍍靶者。
此種靶材小片，亦即，分割靶材，係為了降低分割靶材間的鄰接部位成為引起小碎片(chipping)、顆粒(particle)以及電弧現象(arcing)之原因，通常，將複數個分割靶材以互相鄰接之部位形成間隙之方式配置成分割 靶材，並於支撐板上接合。另一方面，由於結合材，係在進行靶材與支撐板的接合時為流動體之故，不僅對靶材與支撐板的接合面，對上述間隙亦會澆鑄流入結合材，並經過一定時間後即硬化。如在該分割靶材的鄰接部形成之間隙，存有硬化之結合材時，則在該結合材成膜之際剝落而有可能危害所得膜的品質。因此，以往將分割靶材接合於支撐板後，以機械方式去除存在於該間隙之已硬化之結合材。
然而，如專利文獻2中所示，如係由厚度互相不同之分割靶材所構成之濺鍍靶時，由於配置於濺鍍靶端部之形成較其他分割靶材之厚度更厚之分割靶材，與相鄰接之厚度更薄之分割靶材之間的間隙，係由靶之表面往深處埋設，故不僅在結合材的去除處理耗時，同時，在去除處理後，在其間隙中仍有硬化之結合材容易殘留之問題發生。
專利文獻1：日本專利特開2002-363738號公報
專利文獻2：日本專利特開2003-155563號公報
如此，從靶表面被埋設之間隙中殘留有結合材並硬化時，在成膜之際所進行之濺鍍處理時此等結合材亦會被濺鍍，有可能危害所形成之膜的品質。又，所殘留之結合材，亦可能成為球狀體(nodule)或電弧現象(arcing)發生的原因。
於是，鑑於此種現況，本發明之課題在於提供一種由 厚度互相不同之分割靶材所構成之濺鍍靶中，可容易從在各分割靶材的鄰接部所形設之間隙去除結合材之濺鍍靶。
本發明，係為了達成上述之以往技術中之課題及目的而開發者，本發明之濺鍍靶，係將由複數個分割靶材所構成之靶材與支撐板(backing plate)，介由結合材而接合為一體之濺鍍靶，其特徵為：前述支撐板，係在厚壁部的中央部分與薄壁部的外周部分之間形成具有高低差部分之剖面呈略凸狀之同時，前述分割靶材之中，配置於前述濺鍍靶端部之端部分割靶材，係形成為具備薄壁部與厚壁部之剖面呈略L字狀，且前述端部靶材以外的分割靶材係形成為由薄壁部所形成之平板狀，前述濺鍍靶的表面以能成為略為同一面之方式，前述端部分割靶材配置為能抵接於前述支撐板的高低差部之方式的同時，前述端部靶材以外的分割靶材係於前述支撐板之中央部配置成平面。
又，前述複數個分割靶材，亦可於互相鄰接之鄰接部間形成有0.1至0.6mm的間隙。
再者，於前述端部分割靶材的薄壁部中之寬幅(Wa )可為2至50mm，於前述端部分割靶材的厚壁部中之寬幅(Wb )可為40至500mm。
又，前述分割靶材，亦可為以In(銦)或Sn(錫)作為主成分之金屬氧化物。
如依據本發明之濺鍍靶，則即使該濺鍍靶為由厚度互相不同的分割靶材所構成，藉由位於濺鍍靶端部之端部分割靶材具有特定的形狀之故，於各分割靶材的鄰接部之間所形設之間隙中，仍然不會形成被埋設於遠離表面之深處之間隙。因此，由於在上述任一間隙中，均能容易去除分割靶材與支撐板的接合時所流入之結合材之故，可顯著減低容易殘留於此等間隙之結合材的量。
因而，如採用本發明之濺鍍靶，則在能實現抑制顆粒及電弧現象之濺鍍處理之同時，可製得具有穩定的特定之成積。
以下，根據圖面，更詳細說明本發明之實施形態(實施例)。
第1圖表示本發明之濺鍍靶的實施例1中之濺鍍靶1的形狀，第1圖(a)為上面圖、第1圖(b)為在第1圖(a)的V-V線之處的剖面圖。
第2圖表示構成第1圖的濺鍍靶1之支撐板2的斜視圖，第3圖表示構成第1圖的濺鍍靶1之分割靶材11至12的斜視圖。於第1圖(a)及(b)中，1為全體圖，在表示本發明之濺鍍靶。濺鍍靶1為全體，雖具有長尺形的形狀，但本發明之濺鍍靶的形狀並不特別限制於此，亦可具有例如第4圖(c)’或(d)’的形狀。同時，第4圖中，對同一構成構件附與同一參考號碼，並省略其詳細說明。
第4圖(c)’係長尺狀的靶，惟第1圖中所示之分割靶材11至12係形成2段式者。第4圖(c)’在各Y1 -Y1 線處的剖面圖即為第4圖(c)”。第4(d)’係略正方形狀的靶，而第1圖中所示之分割靶材11至12係形成3段式者。第4圖(d)”在各Z1 -Z1 線處的剖面圖即為第4圖(d)”。
濺鍍靶1，係由板狀的支撐板2，與在支撐板2上面，介由結合材13而接合之分割靶材11至12所構成者。
在此情形，分割靶材11至12的材料，並不特別加以限制，可例舉：如ITO(銦錫氧化物)般之以In或Sn作為主成分之金屬氧化物、鉻、鉬、ZAO(鋁鋅氧化物)、氧化鎂等。其中，較佳為強烈要求使靶尺寸大型化之扁平面顯示器(flat panel display)用成膜時所採用之以In或Sn作為主成分之金屬氧化物。
又，作為支撐板2的材質者，並不特別加以限定，導電性‧熱傳導性優異的純銅、銅系合金等很適合使用。
作為在進行分割靶材11至12與支撐板2接合時所用之結合材的材質者，因受分割靶材11至12及支撐板2的材質之影響，並不特別加以限定，可使用例如In材、Sn材、Zn系等的錫焊合金、臘(wax)材、樹脂等。
支撐板2，係於其分割靶材11至12的接合側，具備有厚壁部的中央部15，及薄壁部的外周部16，且由於在此等厚壁部的中央部15與薄壁部的外周部16之間，具有高低差部17之故，支撐板2全體為形成剖面略呈凸狀者。
又，分割靶材11至12，係由將配置於濺鍍靶的端部 之端部分割靶材11，及端部分割靶材以外的分割靶材12所構成，例如，在第1圖(a)及(b)所示之長尺狀的濺鍍靶的情形，在將配置於兩端部之2個端部分割靶材11之間，配置複數個分割靶材12。
端部分割靶材11，係按能在第1圖(a)的V-V線處的剖面圖中形成剖面呈略L字狀之方式，具備有薄壁部11a及厚壁部11b，而該薄壁部11a與厚壁部11b在結合之內側，形成有高低差部11c。
如第5圖的端部分割靶材11的斜視圖所示，端部分割靶材11的薄壁部11a厚度是d1 、厚壁部11b的內側高度是h1 。因而，厚壁部11b的厚度是為d1 +h1 。由於端部分割靶材11具有如此厚度d1 +h1 之厚壁部11b之故，於濺鍍靶1的較早侵蝕部位之端部，成為能配置充分厚度的靶材。
又，在端部分割靶材11之薄壁部11a的寬幅(Wa )，通常係2至50mm，較佳為5至10mm。又，在端部分割靶材11之厚壁部11b的寬幅(Wb )，通常係40至500mm。如Wa 及Wb 在此範圍內時，則可使端部分割靶材11所具有之厚壁部11b順利一致於侵蝕(erosion)進行快速的濺鍍靶1的端部的領域，而可於端部分割靶材11中有效降低不成膜化而被丟棄之浪費部位。
再者，於端部分割靶材11所形成之呈略L字狀四方形部R，較佳為形成有曲率半徑能成為0.1至3mm之方式之曲面。如呈略L字狀四方形部R為此種形狀時，則可容易抑制當製作端部分割靶材11時會發生之龜裂及裂紋。
端部分割靶材以外的分割靶材12，係由薄壁部所形成之平板狀，且連續而有厚度d2 。
另外，於此等分割靶材11至12中之所需部位，因應需要亦可實施邊緣處理(edge treatment)。
在此，如第1圖(b)所示，端部分割靶材11的厚壁部11b之內部高度h1 ，與於支撐板2中之厚壁部的中央部15的凸部高度h2 係略為相同者，而端部分割靶材11的薄壁部11a的厚度d1 ，與分割靶材12的厚度d2 ，係略為相同者。
因而，如按該部分割靶材11的高低差部11c為能抵接於上述支撐板2的高低差部17之方式配置端部分割靶材11，且將端部分割靶材以外的分割靶材12按成平面方式配置於支撐板2的厚壁部的中央部15，則濺鍍靶1表面即成為略同一面。
在此，支撐板2的薄壁部的外周部16的厚度d3 ，並不特別加以限定，從強度的觀點來看，例如，支撐板2的材質係銅的情形，則較佳為作成10至50mm。
如此，如支撐板2中配置分割靶材11至12，則於濺鍍靶1的中央部，所配置之分割靶材即成為薄壁，而於濺鍍靶1的端部，所配置之分割靶材即成為厚壁。因而，可作成於侵蝕進行快速部位之濺鍍靶1的端部，靶材的厚度變增厚，而於侵蝕較緩慢的濺鍍靶1的中央部，靶材厚度可以作成單薄，結果可實現有效率的成膜過程。
又，於濺鍍靶1表面，亦即濺鍍面，因應需要時，亦 可如日本專利特開平6-172991號公報或特開2004-83985號公報中所記載之靶般，亦可設成凸凹。
本發明之前述分割靶材11至12中，於互相鄰接之鄰接部之間，形成有間隙4。
如實施濺鍍處理時，則由於離子撞及靶材上之故，靶材即被加熱而膨脹。此時，如分割靶材11至12的鄰接部之間不存有間隙4時，當前述分割靶材膨脹時由靶材鄰接部發生小碎片等，而此等可成為發生顆粒或電弧現象之原因。又，在前述靶材的裝配時等，如發生多少的扭轉時，亦會容易發生小碎片等。
然而，如此方式在分割靶材11至12之互相鄰接之鄰接部間形成間隙4，則由於靶材的膨脹、裝配時之扭轉可藉由該間隙而加以緩和，所以不僅能抑制小碎片的發生，由此所引起之顆粒或電弧現象的發生亦可抑制。
如此間隙4，如作為第1圖(b)的部分放大剖面圖之第6圖中所示，均具有同一大小之D及深度h3 ，而大小D，具體而言，為0.1至0.6mm，較佳為0.2至0.4mm。如係在此種範圍的大小，則可有效抑制小碎片、顆粒或電弧現象的發生。深度h3 ，只要是在濺鍍處理時，可介由安裝能經時保持充分黏著力之量的結合材程度的深度即可，並無特別加以限定，通常分割靶材12的厚度有d3 +0.05至1.0mm之程度。
第6圖，係第1圖(b)的部分放大剖面圖，表示在介由結合材13剛將支撐板2與分割靶材11至12加以接合後， 亦即，在去除結合材之處理前的濺鍍靶1的剖面圖。
結合材13，通常係以熔融之狀態流入於預先加熱之支撐板2上面。從所流入之結合材13的上面，將預先加熱之分割靶材11至12載置於所預定的位置。在此狀態下，使結合材13冷卻硬化至室溫，則完成支撐板2與分割靶材11至12的接合。
剛接合支撐板2與分割靶材11至12之後，亦即，由於使結合材13冷卻硬化之前，結合材13係為流動體之故，不僅在支撐板2與分割靶材11至12的接合面，於分割靶材11至12互相形成鄰接之鄰接部之間的間隙中亦會流入結合材13。因此，於濺鍍靶1表面，將存有已流入間隙4之結合材會曝露之部位30。然而，如於濺鍍靶1表面存有如此之部位30時，則在成膜時由於該結合材與靶材同時被濺鍍，結果成為發生球狀體或電弧現象之原因，或該結合材附著於成膜上恐怕所得之膜的品質會劣化。因而，為了去除流入間隙4中之結合材，在接合支撐板2與分割靶材11至12後，進行去除結合材之處理。流入於間隙4之結合材13，只要是去除介在分割靶材11至12間之部分，以去除至不存在與此等分割靶材直接相接觸之結合材的厚度為止就可以，即使位於間隙4底部之支撐板2上殘留有結合材13，也能充分防止如上述之缺陷，惟較佳為進行去除至間隙4中全部不存在結合材13為止。
去除結合材之處理方法，並無特別之限定，但可採用例如使用施加超音波之鐵板以進行去除之方法。
第7圖，與第6圖同樣，係第1圖(b)的部分放大剖面圖，係第6圖中去除於間隙4中流入之結合材13後的濺鍍靶1的剖面圖，表示已充分去除於間隙4中流入之，介於分割靶材11至12間之結合材之情形。如此，由於間隙4係位於端部分割靶材11的薄壁部11a與分割靶材12的鄰接部之間，故靶材的厚度較薄，而能以短時間容易去除已流入到間隙4之結合材。又，由於位於其他分割靶材12互相鄰接之鄰接部之間的間隙，亦設置為與間隙4同一大小D及深度，故可以在同一處理時間一次即去除此等已流入到所有間隙中之結合材，而可有效實施去除結合材之處理。
第8圖表示以往的濺鍍靶之比較例1的濺鍍靶41的形狀，第8圖(e)係上面圖、第8圖(f)係第8圖(e)在X-X線處的剖面圖。又，第9圖係第8圖(f)的部分放大圖，在表示剛介由結合材45而接合支撐板42與分割靶材43至44後之濺鍍靶41的剖面圖。
第8圖的濺鍍靶41，與第1圖的濺鍍靶1同樣，係有長尺狀的形狀。濺鍍靶41，係由板狀的支撐板42，與於支撐板42上面，經由結合材45而接合之分割靶材43至44所構成。
又，分割靶材，係由將配置於濺鍍靶41端部之端部分割靶材43，與端部分割靶材43以外的分割靶材44所構成。
因而，濺鍍靶的基本構成，屬於本發明之濺鍍靶，或屬於以往的濺鍍靶，均相差不多。然而，如下所述，端部 分割靶的形狀則大為不相同。
如第8圖(f)所示，以往的濺鍍靶41的情形，將配置於濺鍍靶41端部之端部分割靶材43，雖然與構成本發明之濺鍍靶1之端部分割靶材11同樣具備有厚度d4 的厚壁部，惟由於不具備有端部分割靶材11所具備的薄壁部，故其剖面形狀係以全體而言，為形成矩形狀。
另一方面，端部分割靶材43以外的分割靶材44，係與構成本發明之濺鍍靶1之分割靶材12同樣，由厚度d5 的薄壁部形成平板狀。
如此，於以往的濺鍍靶中，亦在屬於侵蝕之進行快速的部位之濺鍍靶41的端部，按靶材的厚度能增厚之方式配置有分割靶材43。又，於分割靶材43至44互相鄰接之鄰接部之間形成間隙45、50，藉以緩和靶材的膨脹、裝配時之扭轉。
然而，由於端部分割靶材43係其剖面為矩形狀，故於該端部分割靶材43與其他分割靶材44相鄰接之鄰接部之間形成的間隙51之形狀，係與於其他分割靶材44互相鄰接的鄰接部之間形成之間隙50的形狀不相同。
亦即，如第9圖所示，由於端部分割靶材43與分割靶材44的厚度不相同，故與間隙50的深度h4 相比較，間隙51的深度h5 係端部分割靶材43為較分割靶材44更厚的部分深入。對此等間隙50至51的任一個，均在進行支撐板42與分割靶材43至44之接合時，因結合材45之流入，而需要實施去除結合材之處理。
然而，如間隙51具有深度為h5 時，則即使施加去除結合材之處理，也可能仍然不能完全去除介在分割靶材43至44間之結合材45。亦即，在間隙51的最深入部位52附近，則有介在分割靶材43至44間之結合材容易殘留之傾向。特別是位於部位53之結合材45之去除，係非常困難的事。例如，作為第9圖之去除間隙50至51中所流入之結合材45後的濺鍍靶41之剖面圖的第10圖(g)所示，即使去除結合材之處理後，在間隙51的部位52附近，將殘留位於部位53之結合材45。
另一方面，第10圖(h)，係分割靶材44在與端部分割靶材43相鄰接之部位形成有突出部60之情形下，去除結合材45後之濺鍍靶41的剖面圖。間隙50’及51’，係將各間隙50及51的大小D變更小的情形者，在此情形所形成之間隙51’的部位52’，係成為較第10圖(g)中所示之間隙51的部位52更為從靶表面深處所埋設之狀態，結果去除結合材之處理將更為困難。亦即，位於部位53’之結合材45，將較位於部位53’之結合材45為更難去除，而有位於部位53’之結合材45更容易殘留於部位52’附近之傾向。
再者，如第10圖(g)及(h)所示，如形成有深度不相同的間隙50至51(或50’至51’)時，則當欲去除已流入到此等間隙之結合材45時，需要各個不相同的時間，而有必要將去除結合材之處理時間配合深度較深者的間隙51(或51’)而加以延長。
相對於此，如上所述，如根據本發明之濺鍍靶，則由 於端部分割靶材係形成為剖面略L字形，故能統一複數個分割靶材互相鄰接之鄰接部之間所形成之間隙大小及深度，藉由一連串的去除結合材之處理而可以整個去除已流入到所有間隙中之結合材，不僅可縮短去除結合材之處理時間，尚能更提升所得之成膜的品質。
[實施例] 實施例1
如第1圖至第3圖、第5圖至第7圖所示，預先使用加熱台以加熱無氧酮製支撐板2(380×2000mm、h2 ：5mm、d3 ：7mm)。接著，熔融由In而成之結合材13，並澆鑄於支撐板上。
又，製作由ITO所成之端部分割靶材11(上面30：300×100mm、Wa ：20mm、Wb ：80mm、d1 ：7mm、h1 ：5mm、於R處之曲率半徑r：0.5mm)2片，及分割靶材12(300×425mm、d2 ：7mm)4片。依照第1圖而從支撐板2上面將此等分割靶材11至12載置於既定位置後，使其自然冷卻，藉以使結合材13充分冷卻硬化。
於此時之間隙4的大小D為0.3mm。
採用結合材13經硬化之濺鍍靶1，實施去除結合材之處理。具體而言，使用附加有超音波之薄鐵板以去除結合材，並使用#320的砂紙實施去除後之靶的精細加工。
關於去除結合材之處理後的濺鍍靶1，使用顯微鏡觀察殘留於間隙4的部位23之結合材的量。其結果，經確認所去除之結合材為0.5g(間隙4×5個地方分量)，而於部位 23之殘留結合材則不存在之事實。
比較例1
如第8圖至第9圖所示，除了使用銅製支撐板42(380×2000mm、h2 ：5mm、d3 ：12mm)，由ITO所成之端部分割靶材43(300×80mm、d4 ：12mm)2片，及分割靶材44(300×435mm、d5 ：7mm)4片以外，其餘則與實施例1同樣方式，進行支撐板42與分割靶材43至44之接合而製得濺鍍靶41。
於此時之間隙50至51的大小D均為0.3mm。
接著，按與實施例1同樣方式實施去除結合材之處理，關於去除結合材之處理後的濺鍍靶41，使用電子天秤觀察殘留於間隙51的部位52之結合材的量。其結果，經確認所去除之結合材為1.5g(間隙×5個地方量)，於部位52之殘留結合材的量為1.5g，而介於分割靶材43至44間之結合材則尚有殘留之事實。
1‧‧‧本發明之濺鍍靶
2‧‧‧支撐板
4‧‧‧形成於分割靶材11至12互相鄰接之鄰接部間的間隙
11‧‧‧端部分割靶材
11a‧‧‧端部分割靶材11之薄壁部
11b‧‧‧端部分割靶材11之厚壁部
11c‧‧‧形成於端部分割靶材11之段部
12‧‧‧端部分割靶材11以外之分割靶材
13‧‧‧結合材
15‧‧‧支撐板2之厚壁部
16‧‧‧支撐板2之薄壁部
17‧‧‧形成於支撐板2之段部
30‧‧‧端部分割靶材11之上面
41‧‧‧以往之濺鍍靶
42‧‧‧支撐板
43‧‧‧端部分割靶材
44‧‧‧端部分割靶材43以外之分割靶材
45‧‧‧結合材
50、50’、51、51’‧‧‧形成於分割靶材43至44的互相鄰接之鄰接部間之間隙
53、53’‧‧‧於間隙50’、51’中結合材45特別容易殘留之部位
60‧‧‧分割靶材44之端部突出部
Wa ‧‧‧端部分割靶材11在薄壁部11a之寬幅
Wb ‧‧‧端部分割靶材11在厚壁部11b之寬幅
R‧‧‧端部分割靶材11之呈略L字狀四方形部
第1圖係表示構成本發明之濺鍍靶之分割靶材的形狀之圖。(a)為上面圖、(b)為剖面圖。
第2圖係構成第1圖之濺鍍靶之支撐板之斜視圖。
第3圖係構成第1圖之濺鍍靶之分割靶材之斜視圖。
第4圖係表示構成本發明之濺鍍靶之其他分割靶材的形狀之圖，(c)’及(d)’為上面圖、(c)”及(d)”為剖面圖。
第5圖係端部分割靶材之斜視圖。
第6圖係本發明之濺鍍靶第1圖(b)之部分放大剖面 圖。
第7圖係去除結合材處理後之第1圖(b)之部分放大剖面圖。
第8圖係表示構成以往之濺鍍靶之分割靶材的形狀之一例之圖。(e)為上面圖、(f)為剖面圖。
第9圖係以往之濺鍍靶第8圖(f)之部分放大剖面圖。
第10圖(g)及(h)係去除結合材處理後之第8圖(f)之部分放大圖。
1‧‧‧本發明之濺鍍靶
2‧‧‧支撐板
4‧‧‧形成於分割靶材11至12互相鄰接之鄰接部間的間隙
11‧‧‧端部分割靶材
12‧‧‧端部分割靶材11以外之分割靶材
13‧‧‧結合材

Claims (5)

  1. 一種濺鍍靶，係將由複數個分割靶材所構成之靶材與支撐板，介由結合材而接合為一體之濺鍍靶，其特徵為：前述支撐板，係形成為於厚壁部的中央部分與薄壁部的外周部分之間具有高低差部之剖面呈略凸狀之同時，前述分割靶體之中，配置於前述濺鍍靶的端部之端部分割靶材，係形成為具備薄壁部與厚壁部之剖面呈略L字狀，前述端部靶材以外的分割靶材係形成為由薄壁部所形成之平板狀，按前述濺鍍靶的表面能成為略同一面之方式，前述端部分割靶材係配置為能抵接於前述支撐板的高低差部之方式之同時，前述端部靶材以外的分割靶材為平面方式配置於前述支撐板的中央部。
  2. 如申請專利範圍第1項之濺鍍靶，其中，該複數個分割靶材，係在互相鄰接之鄰接部之間形成有0.1至0.6mm的間隙。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之濺鍍靶，其中，於該端部分割靶材的薄壁部之寬幅(Wa )為2至50mm。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之濺鍍靶，其中，於該端部分割靶材的厚壁部之寬幅(Wb )為40至500mm。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項之濺鍍靶，其中，該分割靶材，為以In(銦)或Sn(錫)作為主成分之金屬氧化物。
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