TWI403600B - 濺鍍靶及接合型濺鍍靶及其製作方法 - Google Patents

Description

濺鍍靶及接合型濺鍍靶及其製作方法

本發明係關於濺鍍靶及接合型濺鍍靶法及其製作方法，特別係關於供形成Mo－Ti合金膜用的濺鍍靶及接合型濺鍍靶法及其製作方法。

近年，薄膜電晶體型液晶顯示器(TFT－LCD)中，電氣配線膜係使用諸如：由低電阻Al、Cu、Ag、Au等金屬，或含有該等中至少1種的合金所構成之膜。一般而言，因為該等膜對當作電氣配線膜用時所要求的耐熱性、耐蝕性、及密接性均差劣，因而在形成電氣配線的製程中便將出現耐性不足的問題。

所以，為解決上述問題，已知有就基板的底層膜，係由高熔點金屬的Cr、Mo、Ti等所形成的薄膜進行探討，且就耐熱性、耐蝕性、及密接性的觀點，最好為Mo合金，尤以Mo－Ti合金膜為佳(例如參照專利文獻1)。

[專利文獻1]日本專利特開2005－29862號公報(申請專利範圍第1項、段落[0012]等)

然而，上述Mo－Ti合金膜即便與由Ag或Ag合金所構成膜間的密接性良好，但是在與由Au、Cu等金屬、或含有該等中至少1種的合金所構成膜間的密接性，則有嫌不足的問題。

再者，近年成膜對象的基板已然大型化。當在此種大型基板上進行成膜時，若使用將濺鍍靶並排連接構成的大型濺鍍靶，因為在接縫處將容易發生微粒產生肇因的異常放電情形，因而將可求靶間已接合的接合型濺鍍靶。但是，當屬於Mo－Ti濺鍍靶的情況，就從材料特性與製造裝置能力的觀點，將有接合型Mo－Ti濺鍍靶較難製造的問題。

所以，本發明應解決的課題係鑑於上述問題，將提供可形成密接性與耐蝕性均優越的Mo－Ti合金膜，且能在大面積基板上成膜的接合型濺鍍靶。

本發明的濺鍍靶係供在基板上形成Mo－Ti合金膜用的濺鍍靶，由：Ti含有高於50原子%、且60原子%以下，其餘則為Mo及不可避免的不純物所構成，相對密度係98%以上。

若Ti在50原子%以下，密接性將嫌不足，若高於60原子%，則耐蝕性將惡化。藉由Ti含有量在高於50原子%、且60原子%以下，便可形成密接性佳且耐蝕性優越的膜。此外，藉由將相對密度設定在98%以上，便可抑制微粒產生肇因的異常放電情況。

上述濺鍍靶的氧濃度最好1000~3500ppm。若氧濃度小於1000ppm，則在接合時將發生局部性氧化情形，因而將導致接合部的氧濃度呈不均勻的結果，且接合強度亦將呈不均勻。反之，若高於3500ppm，則接合強度將降低，且使用該濺鍍靶所形成膜的電阻、應力、及蝕刻特性均將降低。

本發明的接合型濺鍍靶係將上述濺鍍靶2以上施行擴散接合而構成的接合型濺鍍靶，該接合型濺鍍靶至少其中一邊係1000mm以上。藉由至少一邊達1000mm以上，且屬於接合型濺鍍靶，便可因應近年TFT－LCD製作時所使用的大型基板成膜，且，因為氧濃度較高，因而靶本身的接合強度亦較高。若使用該接合型濺鍍靶施行成膜，則異常放電情形將較少，且所獲得的膜在與由含有Au、Cu等金屬、或該等中至少一種的合金所構成膜之間的密接性佳，且耐蝕性高。

本發明接合型濺鍍靶之製作方法，係將上述濺鍍靶利用粉末燒結法或熔解法進行製作，再將所獲得的各濺鍍靶端面間施行擴散接合。若依此將濺鍍靶施行接合，便可輕易獲得習知較難製作的大型接合型濺鍍靶。

當施行擴散接合時，嵌件材料(insert material)最好使用氧濃度1000~3500ppm的Mo－Ti粉末。藉由嵌件材料係使用氧濃度1000~3500ppm的Mo－Ti粉末，便可獲得接合強度更高的濺鍍靶。

根據本發明的濺鍍靶，將可達能形成耐蝕性優越，且在與由Au、Cu等金屬、或含有該等中至少一種的合金所構成膜間，具有優越密接性的Mo－Ti膜之優越效果。此外，使用本發明濺鍍靶的本發明接合型濺鍍靶，將可達抑制異常放電發生情況，並能對大型基板進行成膜的優越效果。此外，依照本發明接合型濺鍍靶之製作方法，將可達能提高接合強度且輕易地製造接合型濺鍍靶的優越效果。

本發明的濺鍍靶係主成分含有Mo與Ti的濺鍍靶，將可形成由Au、Cu等金屬、或含有該等中至少一種的合金所構成膜的底層膜。

為能形成此種與金屬膜或合金膜間之密接性佳，且耐蝕性優越的膜，本發明的濺鍍靶將含有Ti高於50原子%，且在60原子%以下。此情況下，為提升利用濺鍍所獲得金屬薄膜的特性，並使安定化，所含的不純物最好儘可能地減少，最好具有除氣體成分以外的Mo與Ti合計達99.9質量%以上的純度。

再者，濺鍍靶的氧濃度最好1000~3500ppm。通常，雖然氧濃度係越低越好，但是為能製作出後述能因應在大型基板上施行成膜的接合型濺鍍靶，而將2以上濺鍍靶進行接合時，若氧濃度偏低，則接合部的氧濃度便無法呈均勻，結果，接合部的強度亦將呈不均勻。所以，氧濃度最好1000~3500ppm，尤以1000~2000ppm為佳。

再者，本發明的濺鍍靶最好相對密度達98%以上。若達98%以上，則發生微粒肇因的異常放電情形便較少。

本發明的接合型濺鍍靶係鑑於若將本發明的濺鍍靶並排並連接而使用為大型靶，則在接縫處將容易發生異常放電情形，因而便將本發明的濺鍍靶2以上，並將端面間施行擴散接合而進行接合。

本發明的接合型濺鍍靶因為至少一邊將達1000mm以上，因而即便大型基板仍可成膜。另外，本發明的濺鍍靶及接合型濺鍍靶均可為長方形，亦可為正方形。

以下，針對本發明的濺鍍靶及接合型濺鍍靶之製作方法進行說明。

本發明的濺鍍靶係可依照周知製造方法(例如熔解法或粉末燒結法)而獲得。

熔解法係有如：電子束熔解法、電漿熔解法等。電子束熔解法的情況，將可依到達真空度5×10^－3 Pa以下的熔解條件進行製作。而電漿熔解法的情況，則可在0.1~0.5Pa環境中進行熔解而製作。

粉末燒結法的情況，原料粉末係可使用將原料組成的Mo與Ti之單體粉末，依上述既定比例進行混合的混合粉末，此外，亦可使用依照高壓介質霧化法等並依既定組成進行製造的合金粉末。藉由對該等原料粉末製作時所使用的非活性氣體純度與處理條件進行控制，便可將上述氧濃度形成既定比例。

粉末燒結法係有如：將經調整為既定組成的粉末裝入碳鑄模中，並施行熱壓(hot press)的熱壓方法，或裝入金屬製膠囊中經施行脫氣、密封後，再施行熱等靜壓的HIP法，或更進一步將粉末利用冷等靜壓形成加壓成形體，再施行燒結的CIP法。具有本發明組成之濺鍍靶的適用Mo合金，係當熱壓法的情況便依加熱溫度1200~1500℃、壓力25MPa以上的條件，當HIP的情況便依加熱溫度900~1200℃、壓力100MPa以上的條件，當CIP法的情況便依200MPa以上的壓力條件施行加壓後，再利用加熱溫度1600~1800℃施行燒結成形，藉此便可獲得相對密度98%以上的本發明濺鍍靶。

熱壓法的情況，因為壓力較低，因而若低於1200℃便無法提升密度，反之，若超過1500℃，則Ti成分將與鑄模的碳產生反應。此外，當HIP法的情況，若低於900℃則燒結將顯不足，反之，若超過1200℃，則一般使用為容器的軟鋼或Fe合金製膠囊，便將與粉末成分間產生反應，導致膠囊有遭溶解的可能性。CIP法的情況，若壓力在200MPa以下，則在燒結後將殘留內部缺陷，而無法獲得充分的相對密度。

本發明的接合型濺鍍靶係將依此獲得濺鍍靶2以上接合而製得。此情況下，最好使用HIP法或熱壓法等將端面間施行擴散接合。當HIP法的情況，將依壓力100MPa以上、加熱溫度1000~1200℃、加壓時間2~6小時的條件施行接合，當熱壓法的情況，將依壓力25MPa以上、加熱溫度1300~1500℃、加壓時間1~2小時的條件施行接合。依此所獲得濺鍍靶將具有500MPa以上的接合強度。若具有500MPa以上的接合強度，則即便成為至少1邊達1000mm以上的接合型濺鍍靶，均能承受在機械加工時、或對背板施行焊接時所產生的應力。

再者，若對各濺鍍靶的接合面(端面)間，將氧濃度1000~3500ppm(最好1000~2000ppm)的Mo－Ti粉末，使用為嵌件材料，並施行擴散接合的話，便可使接合型濺鍍靶的接合強度達800MPa以上。該Mo－Ti粉末係可使用將Mo與Ti的單體粉末，依上述既定比例進行混合的混合粉末，此外，亦可使用利用高壓介質霧化法等並依既定比例進行製造的合金粉末，該既定比例係與施行接合的濺鍍靶相同。Mo－Ti粉末係只要在接合面配置呈寬10mm左右(最好寬5mm~10mm範圍)便可。此外，Mo－Ti粉末的氧濃度雖亦可不同於濺鍍靶的氧濃度，但是若差異達500ppm以上，便將使接合部的氧濃度出現不均情況。

[實施例1]

本實施例中，使Ti含有量變化而製作本發明的濺鍍靶，並使用該濺鍍靶，在Au與Cu的各膜上施行成膜，且評估與Au與Cu等各膜間的密接性與耐蝕性。

依Ti為含有2、30、50、51、55、60、62原子%的方式，分別將單體的Mo粉末與Ti粉末進行混合，而獲得混合粉末。使用該等各混合粉末並利用熱壓法，依溫度1350℃、壓力250MPa的條件進行濺鍍靶的製作。使用所獲得的濺鍍靶，利用Ar環境中的磁控濺鍍法，在Au與Cu的各膜上形成Mo－Ti膜(膜厚30nm)。

然後，在膜上黏貼著透明膠帶並撕開，而施行與各膜間的密接性評估。此外，將各膜在溫度50℃、濕度80%的環境下放置12小時，利用目視觀察表面的變色情形而評估耐蝕性。密接性評估與耐蝕性評估的結果係如表1所示。另外，表1所示密接性評估中，「良」係指無出現膜剝離情形；「可」係指雖無膜剝離情形，但是卻出現缺陷；「不良」係指出現膜剝離情形。

由表1中得知，當Ti含有50~62原子%的情況，在與Au膜間的密接性佳，特別係在51~60原子%範圍內，在與Au膜間的密接性將特別優越。此外，變色係在Ti含有30~60原子%的情況時並無觀察到，因而得知耐蝕性亦優越。由以上的結果得知，當濺鍍靶中的Ti含有量特別係達51~60原子%的情況，將可形成密接性與耐蝕性均優越的膜。

[實施例2]

本實施例將改變熱壓條件，形成相對密度不同的靶，並使每單位時間的異常放電發生次數變化。

將各個單體的Mo粉末與Ti粉末，依Ti為55原子%的方式進行混合，並使用該混合粉末，將熱壓裝置施行燒結時的壓力條件設定為：(A)15MPa、(B)18MPa、(C)20MPa、(D)22MPa、(E)24MPa、(F)25MPa，便分別獲得相對密度(A)90%、(B)94%、(C)95%、(D)97%、(E)98%、(F)100%的濺鍍靶。使用該等濺鍍靶施行120分鐘成膜，並調查成膜中的異常放電發生次數。結果如第1圖所示。

由第1圖中得知，隨相對密度的提高，異常放電發生次數將減少，(A)90%將為28次，並依序減為15、12、6次，當(E)98%的情況，將為最好的3次。藉此，當相對密度達98%以上的情況，得知異常放電發生次數將為5次以下的非常少次數。

[實施例3]

本實施例係改變混合粉末的製作環境，而製作氧濃度不同的濺鍍靶，並調查接合強度。

依Ti為55原子%的方式，將Mo粉末與Ti粉末進行混合，於混合時使非活性氣體純度產生變化而獲得原料粉末。接著，使用所獲得的原料粉末，依照溫度1350℃、壓力25MPa條件的熱壓法，製造出各氧濃度分別為820、1540、3360、3780ppm的濺鍍靶(30×125×12mm)。將該等濺鍍靶在HIP裝置中，依壓力100MPa、溫度1000℃、保持時間4小時的條件，在無嵌件材料的情況下施行擴散接合加工，便獲得接合型濺鍍靶(20×200×10mm)。針對將所獲得接合型濺鍍靶的接合強度，根據JIS R1601所規範的彎曲強度試驗方法進行調查。

再者，使用上述各濺鍍靶，將依如同上述相同的方法所獲得的Mo－Ti混合粉末，使用為嵌件材料，並在接合面上配置寬8mm，並施行擴散接合加工，便獲得接合型濺鍍靶。針對所獲得接合型濺鍍靶的接合強度，根據JIS R1601所規範的彎曲強度試驗方法進行調查。結果如表2所示。

由表2中得知，氧濃度1540~3360ppm時，接合強度將達500MPa以上。此外，若將接合面以Mo－Ti粉末為嵌件材料並施行擴散接合，便可使接合強度達800MPa以上。

[實施例4]

本實施例係製作1邊達1000mm以上的接合型濺鍍靶，並調查異常放電積分次數。

將各個單體的Mo粉末與Ti粉末，依Ti含有55原子%的方式進行混合，使用該混合粉末，將HIP裝置中的燒結條件設定為：溫度：950℃、壓力：103MPa、加壓時間：3小時，獲得大小為750×850×10mm的濺鍍靶(氧濃度1230ppm)。此外，藉由如同上述的相同條件，製造氧濃度1430ppm的Mo－Ti混合粉末。然後，將所獲得的濺鍍靶2片，搬入HIP裝置中，並依溫度：1050℃、壓力：103MPa、加壓時間：4小時的條件，在各濺鍍靶的接合面上，將所獲得Mo－Ti混合粉末當作嵌件材料並配置，並施行擴散接合，便獲得1450×1600×8mm的濺鍍靶。然後，依照實施例1相同的條件施行積分，而施行15小時成膜，並調查成膜中的異常放電積分次數。

(比較例1)

依照如同實施例4相同的條件，製作725×800×8mm的濺鍍靶2片，將該等2片相連接而製成1450×1600×8 mm的大型濺鍍靶(分割濺鍍靶)。然後，依照實施例4相同的條件施行積分，而施行15小時成膜，並調查成膜中的異常放電積分次數。

實施例4的結果、與比較例1的結果合併如第2圖所示。由第2圖中得知，分割濺鍍靶的濺鍍時間若超過5小時，則異常放電的積分次數將增加，在15小時時將超越60次。相對於此，依實施例4所獲得經接合的接合型濺鍍靶，截至10小時之前，異常放電積分次數幾乎無增加，即便施行15小時濺鍍，異常放電的積分次數仍僅為18次而已。藉此得知，根據本發明的接合型濺鍍靶，將可減少成膜時的異常放電次數。

產業上之可利用性

依據本發明的濺鍍靶，將可形成與Au及Cu膜間的密接性佳，且耐蝕性高的膜，且，依照使用該濺鍍靶的接合型濺鍍靶，便可在幾乎不會發生異常放電情況下，於大面積的基板上施行成膜。所以，本發明將可使用於諸如半導體製造領域，特別係TFT－LCD製造領域。

第1圖係使濺鍍靶的相對密度變化時，異常放電發生次數圖。

第2圖係分別使用本發明的接合型濺鍍靶、與習知分割濺鍍靶，施行成膜時的異常放電積分次數圖。

Claims (5)

1. 一種濺鍍靶，係供在基板上形成Mo-Ti合金膜用的濺鍍靶，其特徵為：由：Ti含有高於50原子%、且60原子%以下，其餘則為Mo及不可避免的不純物所構成，相對密度係98%以上。
2. 如申請專利範圍第1項之濺鍍靶，其中，該濺鍍靶的氧濃度係1000~3500ppm。
3. 一種接合型濺鍍靶，係將2個以上申請專利範圍第2項之濺鍍靶，施行擴散接合而構成的接合型濺鍍靶，其特徵為：該接合型濺鍍靶至少其中一邊係1000mm以上。
4. 一種接合型濺鍍靶之製作方法，係申請專利範圍第3項之接合型濺鍍靶之製造方法，其特徵為：係利用粉末燒結法或溶解法製作申請專利範圍第2項之濺鍍靶，再將所獲得各濺鍍靶的端面間施行擴散接合。
5. 如申請專利範圍第4項所述之接合型濺鍍靶之製作方法，其中，該擴散接合中，係將氧濃度1000~3500ppm的Mo-Ti粉末，使用為嵌件材料。