TWI510660B - Sputtering target - Google Patents

Description

濺鍍靶

本發明提供一種於藉由濺鍍法而形成薄膜時使用之濺鍍靶，靶之使用效率較高，且於濺鍍壽命期間膜之均勻性(膜厚之均一性)良好。

藉由濺鍍之薄膜形成方法廣範圍地使用於各種電子、電氣零件等製造中。濺鍍法係使用了以下之原理：使成為陽極之基板與成為陰極之靶對向，並於惰性氣體環境下對該等基板與靶之間施加高電壓而使電場產生，此時經電離之電子與惰性氣體碰撞而形成電漿，該電漿中之陽離子碰撞於靶表面而擊出靶構成原子，且該飛散之原子附著於對向之基板表面而形成膜。

目前，多數之濺鍍使用稱作磁控濺鍍之方法。磁控濺鍍法係將磁石放置於靶之背側而使於靶表面與電場垂直方向上產生磁場而進行濺鍍之方法，其特徵在於：於如此之正交電磁場空間內可實現電漿之穩定化及高密度化，且可使濺鍍速度變大。

一般而言，磁控濺鍍於磁場中捕捉電子，而高效率地電離濺鍍氣體，但由於磁體之構造或種類、進而濺鍍條件、靶之材質、靶之形狀、濺鍍裝置之種類等，濺鍍中之進行靶之侵蝕(erosion)之方法不同，無法形成均一之侵蝕。此並不限定於磁控濺鍍法，於其他之濺鍍法中亦相同。

靶中受侵蝕最深之部位到達極限則壽命耗盡，而更換為新的靶。一般地，靶形成為平板狀或圓筒形。又，若靶被局部較深地侵蝕，則亦會產生無法均一地進行濺鍍，膜之均勻性(膜厚之均一性)惡化之問題。

進而，存在與靶所殘留之厚度無關，而壽命耗盡之情形。此為於靶壽命之中途，於成膜製程之中經決定之所謂膜之均勻性(膜厚之均一性)或步驟損失率的管理值超過了某個設定容許值之情形。於此時，因若繼續使用相同之靶，則超過容許值，故即使於靶中存在殘留厚度，亦更換為新的靶。亦即，靶之壽命變得比本來短。

因此，於靶之侵蝕面之構造、支持板之構造、及靶與支持板之組裝體之構造中，凝結了各種設計。例如，於下述專利文獻1中提出以下靶：在長方體之多分割靶中，於受到侵蝕之分割靶中存在高低差之情形時，自高度較高之靶之面朝向高度較低之面形成斜面。

又，於下述專利文獻2中提出了以下濺鍍靶：在相互鄰接之厚度不同之分割靶材之鄰接部中，於厚度較厚之分割靶材之鄰接部分形成具有與厚度較薄之分割靶材之厚度大致相同之厚度的水平部分，並且上述水平部分之寬度為1mm以上，且於上述厚度較厚之分割靶材中形成自上述厚度較厚之分割靶材的水平部分形成與上部靶面連續傾斜的部分，上述厚度較厚之分割靶材的傾斜部分與水平部分所成角度為30°以上45°以下。

上述專利文獻1及專利文獻2均為於端部靶材中，將傾斜設置至中央部。然而，若存在如此之傾斜，則於藉由濺鍍而進行成膜時，存在膜之均勻性產生問題之情形。具體而言，可觀察到與使用不具有傾斜之靶材來成膜之情形相比較，基板面內之膜厚分佈惡化之現象。

其結果，伴隨著該膜厚分佈惡化，對膜之面積電阻(薄片電阻)或穿透率亦產生分佈之惡化，且於將靶材作為ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)形成透明導電膜而製作LCD或PDP等顯示裝置之情形時等，顯示特性產生不均一性，不適於大型顯示裝置。

專利文獻1：日本專利第3760652號公報

專利文獻2：日本專利第4318439號公報

本發明係鑒於如上述般之問題或缺點而成者，提供一種靶，其係於藉由濺鍍法而形成薄膜時使用之濺鍍靶，且提出即使為具有傾斜部分之靶材，亦不使膜之均勻性產生惡化之形狀之靶材，靶之使用效率較高，且於濺鍍壽命期間膜之均勻性(膜厚之均一性)良好。

為解決上述之問題，本發明人使濺鍍用靶之形狀與侵蝕形成為預想之靶形狀，且使用該靶進行濺鍍，藉此而獲得了於濺鍍壽命期間膜之均勻性(膜厚之均一性)良好，並且微粒之產生較少，進而可延長靶之壽命之知識見解。再者，於本說明書中使用之「高使用效率靶」係指如此般具有假定侵蝕之形狀之靶者。

本發明基於上述知識見解，

1)提供一種濺鍍靶，中央之靶部位具備平坦之濺鍍面，兩端之靶部位具備傾斜之濺鍍面，且整體為矩形，上述兩端之靶部位的最大厚度較中央之靶部位厚度大，該兩端之靶部位之濺鍍面具備自最大厚度部朝靶中央而向下傾斜之角度α的傾斜面及與該角度α之傾斜面相對之角度β的傾斜面。

又，本發明提供：

2)如上述1)記載之濺鍍靶，其中，上述角度α為0.3～45°。

3)如上述1)或2)記載之濺鍍靶，其中，上述角度β為上述角度α之30～80%。

4)如上述1)至3)中任一項記載之濺鍍靶，其中，上述角度α之傾斜面與角度β之傾斜面以直線接合，此接合位置之靶厚度較中央之靶部位的厚度薄。

又，本發明提供：

5)如上述1)至3)中任一項記載之濺鍍靶，其中，於上述角度α之傾斜面與角度β之傾斜面之間具有平坦面P。

6)如上述5)記載之濺鍍靶，其中，平坦面P之靶厚度較上述中央之靶部位的厚度薄。

7)如上述6)記載之濺鍍靶，其中，平坦面P之長度L3較角度α之傾斜面的長度L1及角度β之傾斜面的長度L2短。

8)如上述7)記載之濺鍍靶，其中上述L1、L2與L3之合計長度為矩形靶之全長的25%以下。

又，本發明提供：

9)如上述1)至8)中任一項記載之濺鍍靶，其中，靶為分割靶。

10)如上述1)至9)中任一項記載之濺鍍靶，其中，兩端之靶部位為具有角度α之傾斜面與角度β之傾斜面之一體的靶。

11)如上述1)至10)中任一項記載之濺鍍靶，其中，具有平坦部之兩端的靶部位、具有角度α之傾斜面的靶部位、具有角度β之傾斜面的靶部位、於角度α之傾斜面與角度β之傾斜面之間具有平坦面P的靶部位、具備平坦濺鍍面之中央靶部位中的1個或複數個為分割靶。

12)如上述1)至11)中任一項記載之濺鍍靶，其中，濺鍍後之基板面內整體之膜厚均勻性為未達±10%之範圍內。

一種於藉由本發明之濺鍍法而形成薄膜時使用之濺鍍靶，且提出即使為具有傾斜部分之靶材，亦不使膜之均勻性惡化之形狀之靶材者，並具有以下之優異效果：靶之使用效率較高，且於濺鍍壽命期間膜之均勻性(膜厚之均一性)良好。

本發明之濺鍍靶為俯視觀察時整體之形狀呈矩形(長方形)之靶。於該靶之中央靶部位具有平坦的濺鍍面。兩端之靶部位就靶之製作與使用之方便度而言，使最外部之一部分平坦，並使與其接續之部分為傾斜之濺鍍面。如下述之圖1、圖2所示，俯視觀察時，整體為矩形之濺鍍靶。

如圖1所示，使上述兩端之靶部位之最大厚度較中央之靶部位厚度大，且該兩端之靶部位之濺鍍面形成自最大厚度部分朝靶中央向下傾斜之角度α的傾斜面4及與該角度α之傾斜面相對之角度β的傾斜面5。如此，於與角度α之傾斜面對向之位置形成角度β之傾斜面之想法係極其嶄新者，於先前技術中不存在，且可稱作基本發明。

本發明之靶用作為一般磁控濺鍍用靶。於磁控濺鍍中，為使濺鍍效率提高，而對配置於靶之背面之磁體進行配置，藉由磁體之配置或者磁力線之強度而產生受到較強地侵蝕之部分與不受侵蝕之部分。

此依存於濺鍍裝置，但本發明之靶需要具有可對應於此、可進行穩定之濺鍍，且可使膜之均勻性更均一之構造。

另一方面，雖產生如上述般之受到較強地侵蝕之部分與不受侵蝕之部分，但成為受到較強地侵蝕之部位決定靶之壽命。

然而，即使於此情形時，亦要求必需經常地提高靶之整體利用效率。於先前之濺鍍靶中提出了將靶之受到較強地侵蝕之部位加厚。然而，於該情形時，因靶與基板之間之距離不固定，故存在尤其於濺鍍初期，膜之均勻性不穩定之問題。

因此，於本案發明中，為將靶因濺鍍而受到侵蝕之部位加厚，並且使膜之均勻性更加均一而製作如上述般之傾斜面。

然而，自於靶之侵蝕面形成之傾斜角度α之傾斜面4以濺鍍擊出之粒子，更多地集中於靶長度方向之中央部。

因此，於此區域中形成於基板上之膜的膜厚與其他區域相比變厚，相反地與傾斜面4對向之位置(下述之靶之傾斜面正上方的位置)的膜厚變薄。藉此，形成膜厚較薄之部位與較厚之部位而膜厚變得不均一，均勻性惡化。

本案發明以與傾斜面4相對之方式形成角度β之新的傾斜面5。因此，自以角度β而形成之傾斜面5撞擊出之粒子到達與傾斜面4對向之位置，故填補了比較例中膜厚變薄之部分，可於基板面內整體中獲得均勻性良好之膜。

上述角度α之傾斜面4與角度β之傾斜面5以直線接合，但因角度β之傾斜面5成為中央靶部位之平坦面之水平面高低之出發點，故於直線之接合位置中之靶厚變得較中央靶部位之厚度薄。

角度α較理想的是0.3～45°。若角度α超過45°，則即使形成角度β，均勻性之均一性亦無法提高至此程度。又，角度β較理想為角度α之30～80%之範圍中。亦即為α×0.3＜β＜α×0.8較佳。若角度β未達α之30%，則不易充分地填補膜厚變薄之部分，若超過80%，則於傾斜面4與傾斜面5之中間部分之膜厚有變薄傾向。

於上述濺鍍靶之傾斜角度α之傾斜面4與傾斜角度β之傾斜面5之間，可如圖2所示，設置平坦面P。如上所述，角度β之傾斜面5成為中央靶部位之平坦面的水平面高低之出發點，故接續於此之平坦面P之厚度變得較上述中央靶部位之厚度薄。

平坦面P之長度L3較角度α之傾斜面L1之長度及角度β之傾斜面L2之長度短，於本案發明之濺鍍靶中，為用以保持均勻性之均一性之較佳條件。又，上述L1、L2與L3之合計長度較佳為矩形靶之全長之25%以下。然而，該條件為較佳之條件，亦可選擇除此以外之條件。

濺鍍靶可全部為一體型之靶，亦可為分割靶。於為分割靶之情形時，可為若干之形態，但可僅將兩端之靶部位製作為具有角度α之傾斜面與角度β之傾斜面之一體之靶(未分割之靶)，而將其他適當地製作為分割之靶。該形態為代表性之濺鍍靶之例。

又，亦可使具有平坦部之兩端之靶部位、具有角度α之傾斜面4之靶部位、具有角度β之傾斜面5之靶部位、於角度α之傾斜面4與角度β之傾斜面5之間具有平坦面P之靶部位、具備平坦之濺鍍面之中央靶部位的1個或複數個為分割靶。

本發明之濺鍍靶之材料可應用：銦、錫、鋁、銅、鉭、鈦、鎳、鈷、釕、鎢、銠、或該等之合金或氧化物等。尤其，對ITO(銦與錫之氧化物)等顯示材料用靶之製作較佳。

於本發明之侵蝕分佈靶之製造時，預先對平板狀之靶進行濺鍍，而調查此時之侵蝕形狀及深度，可基於此調節靶厚度。

藉此，即使存在所謂根據靶之材料的種類而變化之侵蝕之差異，亦可根據固有之靶侵蝕而容易地製造高使用效率靶。

本發明之靶容易製作，並且具有可使該靶之壽命延長之優點。又，具有以下優異之效果：可於濺鍍初期及濺鍍壽命期間使膜之均勻性(膜厚之均一性)良好，又微粒之產生較少。進而具有以下較大之效果：即使存在所謂根據靶之材料的種類而變化之侵蝕差異，亦可根據固有之靶侵蝕而容易地製造高使用效率靶。

實施例

其次，以本發明之實施例與比較例對本發明之特徵進行說明。再者，以下之例係為了可使發明容易地理解者，本發明並不限定於該等實施例。亦即，基於本發明之技術思想之其他例或變形當然包含於本發明。

將靶設置於圖1所示之支持板上。於此情形時，支持板係使用了銅製之支持板，亦可由其他材料製作。

靶係使用了ITO(銦錫氧化物)。圖1係表示靶支持板組裝體之俯視圖(一部分)、C-C剖面圖、A-A剖面圖、B-B剖面圖。如該圖1所示，實施例1之靶支持板組裝體之支持板，於俯視觀察時呈矩形(長方形)。

於此情形時，使用分割靶。

(實施例與比較例)

與1500×1850mm尺寸之基板對向而排列8根200×2300mm尺寸之ITO靶，將膜厚40nm作為目標而進行成膜。

於本實施例中，表示了基板與靶靜止對向而成膜之例，但本發明之靶，於基板於靶上通過而成膜之方式中亦為有效。

成膜後，對基板上之未附有膜之部分與附有膜之部分之段差以觸針式段差儀進行測定，根據基板面內9點之階差之分佈，對膜厚均勻性進行評價。其結果示於表1。

(比較例1)

比較例1係傾斜面4之角度α為0.76°，且不具有角度β之傾斜面5者，基板面內整體之膜厚均勻性為±12%，為不良。

(比較例2)

比較例2係傾斜面4之角度α為2.29°，且不具有角度β之傾斜面5者，基板面內整體之膜厚均勻性為±15%，為不良。

(比較例3)

比較例3係傾斜面4之角度α為0.76°，且具有角度β為0.19°(0.25α)之傾斜面5者。該角度β與角度α之比偏離本案發明之較佳條件即下限值。其結果，基板面內整體之膜厚均勻性為±11%，為不良。

(比較例4)

比較例4係傾斜面4之角度α為0.76°，且具有角度β為0.72°(0.94α)之傾斜面5者。該角度β與角度α之比偏離本案發明之較佳條件即上限值。其結果，基板面內整體之膜厚均勻性為±10%，為不良。

(比較例5)

比較例5係傾斜面4之角度α為2.29°，且具有角度β為0.57°(0.25α)之傾斜面5者。該角度β與角度α之比偏離本案發明之較佳條件即下限值。其結果，基板面內整體之膜厚均勻性為±13%，為不良。

(比較例6)

比較例6係傾斜面4之角度α為2.29°，且具有角度β為1.91°(0.83α)之傾斜面5者。該角度β與角度α之比偏離本案發明之較佳條件即上限值。其結果，基板面內整體之膜厚均勻性為±14%，為不良。

(實施例1)

相對於以上之比較例，實施例1係傾斜面4之角度α為0.76°，且具有角度β為0.29°(0.38α)之傾斜面5者。該角度β與角度α之比處於本案發明之較佳條件之範圍。其結果，基板面內整體之膜厚均勻性為±6%，為良好之結果。

(實施例2)

實施例2係傾斜面4之角度α為0.76°，且具有角度β為0.57°(0.75α)之傾斜面5者。該角度β與角度α之比處於本案發明之較佳條件之範圍內。其結果，基板面內整體之膜厚均勻性為±4%，為良好之結果。

(實施例3)

實施例3係傾斜面4之角度α為2.29°，且具有角度β為0.72°(0.31α)之傾斜面5者。該角度β與角度α之比處於本案發明之較佳條件之範圍內。其結果，基板面內整體之膜厚均勻性為±7%，為良好之結果。

(實施例4)

實施例4係傾斜面4之角度α為2.29°，且具有角度β為1.43°(0.63α)之傾斜面5者。該角度β與角度α之比處於本案發明之較佳條件之範圍內。其結果，基板面內整體之膜厚均勻性為±6%，為良好之結果。

如上述，於比較例中，無論以任一之條件，其基板面內整體之膜厚均勻性均為±10%以上。

相對於此，於實施例中，無論以任一之條件，基板面內整體之膜厚均勻性均未達±10%，為良好之結果。

如上所述，如圖3所示，於先前技術之濺鍍靶中，為獲得較高使用效率，而將因侵蝕深度而不同板厚之靶進行組合而製作，此時，因於濺鍍面之一部分形成有傾斜面，故存在膜之均勻性產生問題之情形。

然而，本發明之靶如上所述，可不損害所謂高使用效率之特性，而獲得均勻性良好之膜。

目前，於TFT-LCD中基板尺寸為接近3m×3m之第10代生產線正在進行量產運轉。對如此超大型之基板而言，均一地形成僅為40nm左右之薄膜非常困難，但藉由使用本案發明之靶，可解決此問題。本案發明尤其於靶之全長超過2m之第6代生產線以上為有效。

[產業上之可用性]

本發明之靶支持板組裝體因具有如下效果：可使該靶之壽命延長，並且可使於濺鍍壽命期間膜之均勻性(膜厚之均一性)良好，又，即使存在所謂根據靶之材料之種類而變化之侵蝕之差異，亦可容易地製造對應於固有之靶侵蝕之靶，故對可使用於多樣之材料之靶支持板組裝體有用。

1．．．靶

2．．．靶之平坦部

3．．．分割靶之分割部

4．．．形成於靶之侵蝕面且具有角度α之傾斜面

5．．．形成於靶之侵蝕面且具有角度β之傾斜面

6．．．平板狀支持板

α、β．．．角度

L1、L2．．．長度

P．．．平坦面

圖1係實施例(無平坦面P)之靶之俯視圖(一部分)、C-C剖面圖、A-A剖面圖、B-B剖面圖。

圖2係實施例(有平坦面P)之靶之俯視圖(一部分)、C-C剖面圖、A-A剖面圖、B-B剖面圖。

圖3係比較例之靶之俯視圖(一部分)、C-C剖面圖、A-A剖面圖、B-B剖面圖。

1．．．靶

2．．．平坦部

3．．．分割靶之分割部

4．．．形成於靶之侵蝕面且具有角度α之傾斜面

5．．．形成於靶之侵蝕面且具有角度β之傾斜面

6．．．平板狀支持板

α、β．．．角度

L1、L2．．．長度

Claims (11)

1. 一種濺鍍靶，中央之靶部位具備平坦之濺鍍面，兩端之靶部位具備傾斜之濺鍍面，且整體為矩形，該兩端之靶部位的最大厚度較中央之靶部位厚度大，該兩端之靶部位之濺鍍面具備自最大厚度部朝靶中央向下傾斜之角度α的傾斜面及與該角度α之傾斜面相對之角度β的傾斜面，其中，該角度β為該角度α之30~80%。
2. 如申請專利範圍第1項之濺鍍靶，其中，該角度α為0.3~45°。
3. 如申請專利範圍第1或2項之濺鍍靶，其中，該角度α之傾斜面與角度β之傾斜面以直線接合，該接合位置之靶厚度較中央之靶部位的厚度薄。
4. 如申請專利範圍第1或2項之濺鍍靶，其中，於該角度α之傾斜面與角度β之傾斜面之間具有平坦面P。
5. 如申請專利範圍第4項之濺鍍靶，其中，平坦面P之靶厚度較該中央之靶部位之厚度薄。
6. 如申請專利範圍第5項之濺鍍靶，其中，平坦面P之長度L3較角度α之傾斜面的長度L1及角度β之傾斜面的長度L2短。
7. 如申請專利範圍第6項之濺鍍靶，其中，該L1、L2與L3之合計長度為矩形靶之全長的25%以下。
8. 如申請專利範圍第1或2項之濺鍍靶，其中，靶為分割靶。
9. 如申請專利範圍第1或2項之濺鍍靶，其中，兩端之 靶部位為具有角度α之傾斜面與角度β之傾斜面之一體的靶。
10. 如申請專利範圍第1或2項之濺鍍靶，其中，具有平坦部之兩端的靶部位、具有角度α之傾斜面的靶部位、具有角度β之傾斜面的靶部位、於角度α之傾斜面與角度β之傾斜面之間具有平坦面P的靶部位、具備平坦濺鍍面之中央靶部位中的1個或複數個為分割靶。
11. 如申請專利範圍第1或2項之濺鍍靶，其中，濺鍍後之基板面內整體之膜厚均勻性為未達±10%之範圍內。