WO2000020654A1 - Corps de cible de pulverisation realise par frittage d'oxyde - Google Patents

Corps de cible de pulverisation realise par frittage d'oxyde Download PDF

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WO2000020654A1
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oxide
target assembly
oxide sintered
sintered body
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PCT/JP1999/005274
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Inventor
Keiichi Ishizuka
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Nikko Materials Company, Limited
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3426—Material
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering

Definitions

  • the present invention relates to an oxide sintered compact sputtering target assembly that can reduce the amount of expensive target raw materials made of oxide sintered compacts and the like, and can easily produce large-sized products that are difficult to integrally mold.
  • an oxide thin film for forming a transparent conductive film such as ITO is formed by sputtering.
  • This magnet sputter device can form films at high speed and low temperature, but because the magnetic field traps the plasma, the sputter ion gas concentrates only on a certain part of the target, which causes the target to be localized. The phenomenon of erosion occurred.
  • this localized erosion is called an erosion, but when the erosion is localized, there is a disadvantage that most of the target remains unused.
  • the target when the eroded portion due to sputtering reaches a position near the backing plate (a certain depth), the target has reached the end of its life and needs to be replaced. In other words, as the local erosion progresses, it is likely that the local erosion will determine the lifetime of the entire target.
  • the target such as ITO for forming the transparent conductive film is often a large area, the local erosion as described above has caused the use efficiency of the target to be greatly reduced.
  • a ceramic star target for magnetron sputtering is divided into an erosion region and a non-erosion region.
  • a target having a body shape has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-172921).
  • a doughnut-shaped transparent conductive film sputtering target in which a material is concentrated in an erosion region Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-290764.
  • the two types of improved targets are the target erosion target thickness. Although it has a certain effect in the sense that it increases the life of the target, it is necessary to form a step at the center and the edge even though the target has a body shape. Cracks may occur during processing steps such as pressure sintering and grinding. Therefore, they are effective for relatively small targets, but are not suitable for targets requiring a large area.
  • the present invention enables efficient sputtering capable of coping with local erosion due to magnet opening sputtering, and does not affect sputtering performance, and is an expensive type of oxide sintered body such as ITO.
  • An object of the present invention is to provide a sputtering target assembly of an oxide sintered body of ITO or the like, which can reduce the consumption of one raw material as much as possible and can easily produce a large product that is difficult to integrally mold.
  • the oxide sintered body target assembly for magnet sputtering no oxide sintered body exists in the central non-erosion portion, and the backing of the central non-erosion portion does not exist.
  • the surface of the plate constitutes the target material
  • Oxide-sintered-body target assembly characterized in that the respective parts of the oxide-sintered-body target divided so that Consists of two rectangular end portions in a plan view and one or more pairs of parallel portions disposed between them, and a central non-erosion region in which no oxide sintered body exists between these two end portions and the parallel portions.
  • Both ends of the rectangle have a horseshoe-shaped thick part and a thin part around it, and the thick part and the thin part formed in the parallel part at the time of assembling the oxide sintered body target
  • the oxide sintered compact sputtering target assembly as described in 2 above characterized in that it is aligned with the ends of the thin portion and the end of the thin portion, respectively.
  • the cross-sectional shape of the thick portion is substantially trapezoidal. Wherein the average slope of the slope is not less than 5 ° and less than 90 °, wherein the oxide sintered compact sputtering target assembly according to any one of the above items 1 to 3,
  • the oxide sintered compact sputtering target assembly according to any one of the above items 1 to 4, wherein the assembly has one kind of continuous or discontinuous slope.
  • the distance from the virtual intersection between the erosion profile and the slope of the target having a substantially trapezoidal thick part and the top surface of the thick part is 5 mm or less.
  • FIG. 1 is an external view explanatory view of an oxide sintered compact sputtering target assembly such as ITO of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic explanatory view (a) to (c) showing various examples of the cross-sectional shape of a thick section of a target of the present invention, that is, a race track.
  • Fig. 3 shows (d) to (f).
  • Fig. 4 is the same as (g) to (i).
  • FIG. 5 is an explanatory view of a target cross section showing a profile of a target having an erosion profile when a flat target is sputtered and a trapezoidal thick portion of the present invention.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing an example in which a corner is rounded so as to form a gentle curved surface, and the inclined portion is curved.
  • the average particle size is 2 ⁇ m.
  • the tin oxide powder having the same particle diameter as the m powder of zinc oxide is weighed so as to have a weight ratio of 90:10, and a molding binder is added thereto and mixed uniformly. Next, the mixed powder is filled in a mold, pressed, and sintered at a high temperature.
  • ITO targets mainly contain at least 70% by weight of indium oxide and tin oxide.
  • a third component may be added in addition to the above components. Good.
  • the particle sizes and the mixing ratios of the indium oxide powder and the tin oxide powder in the ITO sputtering target assembly are merely examples, and are not limited to these in the present invention.
  • the present invention is applicable not only to ordinary ITO but also to all oxide sintered body target materials such as ZnO-based, InzOs-ZnO-based, and Mg ⁇ -based materials.
  • the present invention includes all of them.
  • the ITO sputtering target sintered body obtained as described above is ground by a surface grinder to obtain a material for an ITO target assembly part.
  • the surface of the ITO target assembly part is polished and smoothed with a sandpaper or a polishing cloth.
  • Sandblasting may be used in this finishing step. For example, by using glass beads, alumina beads, zirconia beads, or the like as a blast material, it is possible to reduce irregularities having edges on a target surface and to remove grinding dust between these irregularities.
  • FIG. 1 shows the appearance of the ITO sputtering target assembly produced in this way.
  • the ITO target assembly 1 is composed of rectangular end portions 3 and a pair or a plurality of pairs of parallel portions 4 interposed between the rectangular end portions 3 when viewed in a plan view. Assemble so that a central non-equilibrium part where no ITO is present is formed.
  • the race track of this assembly has a substantially elliptical planar shape.
  • the IT target assembly 1 consists of a total of four parts including both ends 3 when the parallel part 4 is a pair, and a total of six parts when the parallel part 4 is two pairs. You.
  • the parallel part 4 can be further composed of a plurality of pairs of assembling parts.
  • the race track may be curved at a constant curvature, but the assembly in this case is limited to an elliptical shape to that curvature.
  • a metal I ⁇ solder 7 is applied on the entire surface of the backing plate 2, and the above-mentioned I ⁇ ⁇ ⁇ target assembly 1 is mounted thereon and joined. Therefore, the metal I ⁇ solder 7 is exposed at the central non-erosion portion where ⁇ ⁇ ⁇ does not exist.
  • brazing materials can be used depending on the film forming conditions (type of thin film).
  • an element constituting the target material or a filter medium containing the element constituting the target material can be used.
  • these brazing materials can contaminate the film formed by sputtering.
  • the use of materials that are not required is a condition, but as long as the conditions are satisfied, there are no particular restrictions on the materials.
  • the rectangular end portions 3 of the ITO target assembly 1 each have a horseshoe-shaped thick portion 5 and a thin portion 6 around the thick portion.
  • the parallel portion 4 also has a parallel thick portion 5 and a thin portion 6 sandwiching the same, and when assembling the IT target of the parallel portion 4, the horseshoe-shaped thick portion 5 at both end portions 3 is formed.
  • the end of the thin part 6 and the thick part 5 of the parallel part 4 and the end of the thin part 6 or the thick part 5 of the parallel part 4 and the end of the thin part 6 are aligned with each other to form an endless race. Form a track.
  • the end portion 3 of the target assembly 1 has a horseshoe-shaped thick portion 5 and a thin portion 6 surrounding it as a whole.
  • the advantage is that only one molding die is required. Also, as shown in the figure, since it has a relatively compact shape, it does not crack during sintering or handling, and greatly improves the processing yield.
  • the parallel portions 4 made of one or more pairs of the ITO target assembly 1 can also have basically the same shape. As in the case of the above-mentioned end portions 3, only one powder molding die is required, no cracking occurs during sintering or handling, and the processing yield is greatly improved.
  • the ITO target assembly As described above, here we describe the ITO target assembly. As described above, it goes without saying that the present invention can be applied to all oxide sintered body target materials.
  • the filter material applied to the above-described backing plate and the central non-erosion portion can be appropriately selected according to the type of the oxide sintered body target material.
  • the cross-sectional shape of the thickened portion 5, ie the race track is substantially trapezoidal, and both slopes 8 of which are 5 ° or more and less than 90 °, preferably 10 °.
  • the angle is preferably not less than 60 ° and more preferably not less than 15 ° and not more than 45 °.
  • the most easily sputtered portion of the target, that is, the thick portion 5 is intensively sputtered.
  • the erosion part is mostly formed also on the inclined surface 8, the amount of erosion is smaller than that of the thick part 5, and the amount decreases as approaching the edge.
  • the inclined surface can reduce the local progress of erosion.
  • the thin part 6 may also be sputtered, but the amount is small.
  • the width of the thin portion 6 is designed in consideration of the safety of the sputtered area.
  • FIG. 2 (a) shows a cross-sectional shape of the target in which the thick portion is substantially trapezoidal. The center is a thick part and both ends are thin parts.
  • FIGS. 2 (b) to (c), FIGS. 3 (d) to ( ⁇ ), and FIGS. 4 (g) to (i) show the cross-sectional shapes of the target race track as another example of the present invention. Shown in
  • the top surface (top surface) of the thick part of the target in Fig. 2 (b) is flat, and the slope (straight slope) is continuously inclined to the edge of the target. If the slope or arc surface continues to the edge of the target in this way, the thin portion may not be formed.However, in consideration of safety, a thin portion is formed around the slope or arc surface. Is also good.
  • the top surface of the thick part of the target shown in Fig. 2 (c) is flat, and both ends are continuously inclined at the upper arc surface, continue smoothly to the edge of the target, and terminate there.
  • the top surface of the thick part of the target shown in Fig. 3 (e) is flat, and both ends have slopes (straight slopes) that continuously slope to the edge of the target.
  • the top surface of the thick part of the target shown in Fig. 3 (f) is flat, and both ends are lower arc surfaces and continue continuously to the edge of the target.
  • the cross section of the target shown in Fig. 4 (g) is a convex upper arc surface, which has no flat part and continues to the outer edge of the target.
  • Fig. 4 (h) shows an example in which the cross section of the target decreases stepwise (in this case, two steps) from the thick part to the thin part.
  • the joining of each step is an example having a vertical surface.
  • the cross section of the target shown in Fig. 4 (i) is an example having a discontinuous surface that is connected from the thick part to the thin part by an inclined surface and a vertical surface.
  • FIGS. 2 to 4 show examples other than the trapezoidal thick portions (including those approximating the trapezoids).
  • the thick part, thin part, and inclined part (surface) between them are selected from the above-mentioned straight slope, upper arc plane, lower arc plane, a combination of these, or a combination of these planes or vertical planes. It can be created as appropriate using at least one continuous or discontinuous surface.
  • FIG. 6 is a typical example of this, in which the corners are rounded and the inclined portions are curved, and the hatched portions in FIG. C indicate the target material.
  • chamfering the ridge or corner at each intersection of the horizontal plane, the inclined plane, the arc plane, and the vertical plane with R 0.1 mm or more is effective in preventing the above-described defects.
  • FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view of a target showing an erosion opening file when a flat target is sputtered and a target profile having a trapezoidal thick portion according to the present invention.
  • the horizontal axis represents the target dimensions (mm), and the vertical axis represents the erosion depth (Erosion Depth) or the height (mm) of the trapezoidal thick part.
  • the center line average surface roughness Ra of the sputtered surface of the assembly 1 of the oxide sintered body target such as I ⁇ R is 4 ⁇ m or less, preferably 1 ⁇ m or less, and the relative density of the target is 80%. As described above, the content is preferably 90% or more, and the density distribution of the target is 0.04% or less, and preferably 0.02% or less.
  • the target assembly 1 of an oxide sintered body such as ITO is composed of a plurality of divided parts, it is necessary to avoid variations in the manufacturing process. the above In the range of the numerical value of the above, a preferable oxide sintered compact sputtering target assembly 1 having I ⁇ or the like is obtained. In particular, when the target density distribution is in the above range, a uniform sputter film can be obtained.
  • Industrial applicability-Enables efficient sputtering capable of coping with localized erosion by magnetron sputtering, and targets oxide sinters such as I ⁇ which are expensive without affecting sputtering performance
  • oxide sintered compact sputtering target assembly that can reduce the use of raw materials as much as possible and can easily manufacture large-sized products that are difficult to integrally mold.
  • Both ends of the oxide sintered body target assembly such as ITO, have a horseshoe-shaped thick part and a thin part around it are easy to work because they are almost rectangular in plan view.
  • the advantage is that only one mold is required.
  • the parallel portions made of one or more pairs of oxide sintered body target assemblies such as ITO can have basically the same shape. As in the case of both ends, only one powder molding die is required.Since it has a relatively simple shape, no cracking occurs during sintering and handling, and the processing yield is large. To improve.
  • the shape of the oxide sintered body target assembly such as ⁇ can be made larger, and an oxide sintered body such as ITO can be formed according to the film forming conditions. It has the feature that the dimensions of the union target assembly can be easily changed (variable).
  • the cross-sectional shape of the race track is almost trapezoidal, and erosion occurs intensively in the thick part of the trapezoid.
  • the sloping surface also partially becomes an erosion portion, but the sloping surface can ease local progress.
  • the cross-sectional shape of the race track may be changed, for example, between a thick part and a thin part, by a straight slope, an upper arc surface, a lower arc surface, a combination thereof, or a plane or perpendicular to these. It can be deformed to have at least one continuous or discontinuous slope selected from a combination with a surface.
  • the non-erosion portion located at the center of the race track is sputtered with an oxide sinter such as a filter material containing elements that constitute the target material such as metal In braze or elements that constitute the target material. Since the material (metal) that does not contaminate the thin film is exposed, even if the central non-erosion portion is sputtered, only harmless materials such as metal In come flying. Can be prevented from becoming a source of contamination in the oxide film formation. Thus, a sputtered film of stable quality can be obtained by a simple process.
  • an oxide sinter such as a filter material containing elements that constitute the target material such as metal In braze or elements that constitute the target material. Since the material (metal) that does not contaminate the thin film is exposed, even if the central non-erosion portion is sputtered, only harmless materials such as metal In come flying. Can be prevented from becoming a source of contamination in the oxide film formation. Thus, a sputtered film of stable quality can be obtained by a simple process
  • the thick portion of the oxide sintered body target such as IT ⁇ is intensively arranged corresponding to the erosion profile, thereby reducing waste as a whole and sintering the oxide such as I ⁇ .
  • Significant efficiency of body targets and reduction of raw materials can be achieved.

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Description

明 細 書 酸化物焼結体スパッタリ ングターゲッ ト組立体 技術分野 - この発明は、 スパッタ性能に影響を与えることがなく I T 0、 Z n〇 系、 I n 2〇3— Z n〇系、 Mg〇系等の酸化物焼結体からなる高価なタ ーゲッ ト原料の使用量を節減でき、 かつ一体成形が困難な大型品を容易 に製造できる酸化物焼結体スパッタ リ ングターゲッ ト組立体に関する。 背景技術
透明導電膜形成用 I TO、 Ζ η Ο系、 Ι η 2〇3— Ζ η Ο系、 Mg O系 等の薄膜は、 液晶ディスプレイ、 タツチパネル、 E Lディスプレイ等を 中心とする表示デバイスの透明電極と して広く用いられている。 多くの 場合 I TO等の透明導電膜形成用酸化物薄膜はスパッタ リ ングによって 形成される。
スパッタリ ング装置の開発当初は 2極式スパッタ リ ング装置が使用さ れていた。 しかし、 この 2極式スパッタ リ ング装置は印加電圧が高く、 また基板温度が上昇し、 成膜速度が低い等の欠点を有していた。 そのた め、 3極式や 4極式スパッタ リ ング装置などの工夫がなされたり、 高周 波スパッタリ ング装置などが開発されたが、 十分なものとは言えなかつ た。
このようなことから最近ではターゲッ 卜の裏側にマグネッ トを配置し. このマグネッ トから発生する磁束によりプラズマを拘束して、 電離した イオンガスをターゲッ トに集束させ、 スパッタ効率を高めたマグネ トロ ンスパッタ リ ング装置が開発された。 これが現在の I T o薄膜等の透明 導電膜形成用スパッタリ ング装置の主流になっている。
このマグネ ト口ンスパッタリ ング装置は高速かつ低温で成膜できるが- 磁場によってブラズマが閉じこめられるため、 スパッタイオンガスがタ ーゲッ トの一定の部分にのみに集中し、 これによつてターゲッ トが局部 的に侵食されるという現象が生じた。
一般に この局部的な侵食部をエロージョ ン部と呼んでいるが、 この ようにエロージョ ン部が局部的な場合、 タ一ゲッ トの大半が使用されず に残るという欠点がある。
すなわち、 スパッタ リ ングによる侵食部分がバッキングプレートの近 傍位置 （ある深さ） に達した場合に、 そのターゲッ トの寿命が尽きてし まい、 交換する必要がある。 換言すれば、 局部的エロージョ ン部が進行 すると、 その局部的エロージョ ン部がターゲッ ト全体の寿命を決めてし まう とレヽうことになる。
透明導電膜を形成する I T O等のターゲッ トは大面積であることが多 いので、 上記のような局部的なエロージョ ンはターゲッ 卜の使用効率を 大きく低下させる原因となっていた。
このような問題を解決しょう と して、 マグネ トロンスパッタ リ ング用 セラミ ックスターゲッ トをエロージョ ン領域と非エロージョ ン領域とに 分け、 エロージョ ン領域の材料を厚く、 非エロージョン領域を薄く形成 するという一体型のターゲッ 卜が提案された （特開平 6— 1 7 2 9 9 1 号公報） 。 また、 エロージョ ン領域に集中的に材料を配置したドーナツ 型の透明導電膜用スパッタ リ ングターゲッ トの提案もなされた （特開平 1 - 2 9 0 7 6 4号公報） 。
上記 2種の改良型ターゲッ トは、 局部的な侵食部のターゲッ トの厚さ を増加させ、 ターゲッ 卜の寿命を延ばす意味でそれなりの効果はあるが. ターゲッ トがー体型であるにもかかわらず中心部や縁部に段差を形成す る必要があるので、 製造工程、 すなわち加圧焼結や研削等の加工工程中 に割れが発生するおそれがある。 したがって、 これらは比較的小型の ターゲッ トには有効であるが、 大面積を必要とするターゲッ 卜には不-向 きであるという欠点があった。
また、 分割型のマグネ トロンスパッタ リ ング用ターゲッ トと して、 周 囲に肉厚の ドーナツ状のターゲッ ト、 中心部に薄肉の円盤ターゲッ トを 形成する提案もある （特開平 3 - 2 8 7 7 6 3号公報） 。
しかし、 この場合分割という構想は主と して内部の円盤ターゲッ トと ドーナツ状ターゲッ トの間だけで、 エロージョ ン領域に配置される ドー ナツ状ターゲッ トがー体型である以上、 このような形状の大型ターゲッ トの製造は難しいという上記と同様の問題がある。 発明の開示
本発明は、 マグネ ト口ンスパッタ リ ングによる局部的エロージョ ンに 対応できる効率的なスパッタ リ ングを可能と し、 スパッタ性能に影響を 与えることがなく I T O等の酸化物焼結体の高価なタ一ゲッ ト原料の使 用量を可能な限り節減し、 かつ一体成形が困難な大型品を容易に製造で きる I T O等の酸化物焼結体スパッタリ ングターゲッ ト組立体を提供す る。
すなわち、 本発明は、
1 マグネ ト口ンスパッタ リ ング用酸化物焼結体タ一ゲッ ト組立体にお いて、 中央の非エロージョ ン部には酸化物焼結体が存在せず、 該中央の 非エロージョ ン部のバッキングプレートの面は前記タ一ゲッ ト材を構成 する元素、 または前記ターゲッ ト材を構成する元素を含むろぅ材に覆わ れており、 ターゲッ トの最もスパッタされやすい部分の厚さが非エロー ジョ ン部に比べて肉厚であるレース トラック形状となるよ うに分割され た酸化物焼結体ターゲッ トの各部分が組み合わされていることを特徴と する酸化物焼結体スパッタリ ングタ一ゲッ ト組立体 - 2 酸化物焼結体ターゲッ ト組立体は平面的にみて矩形の両端部分と、 その間に配置された一対又は複数対の平行部分からなり、 これらの両端 部分と平行部分との間に酸化物焼結体が存在しない中央の非ェロージョ ン部を備えていることを特徴とする上記 1 に記載する酸化物焼結体スパ ッタリ ングターゲッ ト組立体
3 矩形の両端部分はそれぞれ馬蹄形の肉厚部とその周囲の薄肉部とを 備え、 平行部分に形成された肉厚部と薄肉部は酸化物焼結体ターゲッ ト 組立時に、 前記馬蹄形の肉厚部と薄肉部の端部のそれぞれに整列してレ —ス トラック形状となることを特徴とする上記 2に記載する酸化物焼結 体スパッタリ ングターゲッ ト組立体 4 肉厚部の断面形状は略台形であ り、 その斜面の平均斜度が 5 ° 以上 9 0 ° 未満であることを特徴とする 上記 1〜 3のそれぞれに記載する酸化物焼結体スパッタリ ングタ一ゲッ ト組立体
5 肉厚部と薄肉部との間又は肉厚部の周縁に、 直斜面、 上弧面、 下弧 面若しくはこれらの組合せ又はこれらと平面若しく は垂直面との組合せ から選択した少なく と も 1種の連続又は不連続な斜面を備えていること を特徴とする上記 1〜 4に記載する酸化物焼結体スパッタリ ングターゲ ッ ト組立体
6 水平面、 斜面、 弧面、 垂直面の各交点となる稜部分又は角部が、 R 0 . 1 m m以上で面取り されていることを特徴とする上記 5に記載する 酸化物焼結体スパッタ リ ングタ一ゲッ ト組立体
7 平板状のターゲッ トをスパッタした場合のエロージョンプロフアイ ルと略台形の肉厚部をもつターゲッ トの斜面との仮想交点と、 該肉厚部 の頂面からの距離が 5 m m以下であることを特徴とする上記 5又は 6に 記载する酸化物焼結体スパッタ リ ングターゲッ ト組立体 - 8 スパッタ表面の中心線平均表面粗さ R aが 4 m以下、 ターゲッ ト の相対密度が 8 0 %以上であり、 かつターゲッ トの密度分布が 0 . 0 4 %以内であることを特徴とする上記 1〜 7のそれぞれに記載する酸化 物焼結体スパッタ リ ングタ一ゲッ ト組立体
、 を提供する。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の I T O等の酸化物焼結体スパッタリ ングターゲッ ト組立体の外観説明図である。 第 2図は、 本発明のターゲッ トの肉厚部. すなわちレース トラックの断面形状の種々の例を示す概略説明図 （ a ) 〜 （ c ) である。 第 3図は、 同上 （ d ) 〜 （ f ) である。 第 4図は、 同 上 （ g ) 〜 （ i ) である。 第 5図は、 平板状のターゲッ トをスパッタし た場合のエロージョ ンプロファイルと本発明の台形の肉厚部とをもつタ —ゲッ 卜のプロファイルを示すターゲッ ト断面の説明図である。 第 6図 は、 角部がなだらかな曲面になるように R取り し、 傾斜部を曲面化した 例を示す説明図である。 発明の実施の形態
酸化物焼結体からなるスパッタ リ ングターゲッ ト組立体 （部品） の製 造に際し、 例えば I T〇焼結体に基づいて説明すると、 平均粒径が 2 μ mの酸化ィンジゥム粉と同粒径の酸化錫粉を重量比 9 0 ： 1 0となるよ うに秤量し、 これに成形用バインダーを加えて均一に混合する。 次に、 この混合粉を金型に充填し、 加圧成形した後、 高温で焼結して得る。 一般に、 I T Oターゲッ トは 7 0重量％以上の酸化ィンジゥムと酸化 錫を主成分とするが、 透明導電膜の導電性又は透明度を向上させるため に、 上記成分以外に第三成分を添加してもよい。 上記 I T Oスパッタリ ングターゲッ ト組立部品の酸化インジウム粉と酸化錫粉の粒径及び配合 割合は一例を示すもので、 本発明においてはこれに制限されることはな レゝ
また、 本発明においては通常の I T Oのみならず Z n O系、 I n z O s 一 Z n O系、 M g〇系等の酸化物焼結体ターゲッ ト材料の全てに適応で きるもので、 本発明はこれらを全てを包含する。
上記の例をさらに続けて説明すると、 前記のようにして得た I T Oス パッタリングターゲッ ト焼結体を平面研削盤で研削して、 I T Oターゲ ッ ト組立部品の素材とする。
仕上工程では I T Oターゲッ ト組立体部品の表面を、 サンドぺ一パー、 研磨布などを用いて磨いて平滑にする。 この仕上工程においてサンドブ ラス ト処理を用いてもよレ、。 例えば、 ブラス ト材としてガラスビーズ、 アルミナビーズまたはジルコニァビーズなどを用いることによりターゲ ッ ト表面のエッジをもつ凹凸を減らし、 またこれらの凹凸間の研削屑を 除去することが可能である。
次に、 エアーブローあるいは流水洗浄などの清浄処理を行なう。 超音 波洗浄を使用することもできる。 また、 スパッタ面に付着している粒子 を粘着テープの引き剥がしとともに除去する方法 （テープピール法） を 使用してもよい。 このようにして作製した I T Oスパッタリングターゲッ ト組立体の外 観を第 1図に示す。 I T Oターゲッ ト組立部品 1を平面的にみて矩形の 両端部分 3 と、 その間に配置された一対又は複数対の平行部分 4から構 成し、 これらの矩形の両端部分 3と平行部分 4 との間に I T Oが存在し ない中央の非ェ口一ジョン部が形成されるように組み立てる。 この組立 体のレース トラックの平面形状はほぼ楕円形状を呈する。
I T〇ターゲッ ト組立体 1は平行部分 4がー対のときは両端部分 3を 含め合計で 4部品からなり、 また平行部分 4が二対のときは合計で 6部 品の組立体から構成される。 平行部分 4はさらにそれ以上の複数対の組 立部分から構成することができる。
このよ うに同形の平行部分 4を単に増やすだけで、 長尺かつ大型の I Τ〇タ一ゲッ ト組立体を得ることができる。 レース トラックを一定の曲 率で湾曲させることもできるが、 この場合の組立体はその曲率に合わせ た楕円形に制限される。
バッキングプレート 2上に金属 I ηろう 7を全面に施し、 この上に前 記 I Τ Οターゲッ ト組立体 1を載せて接合する。 したがって、 Ι Τ Οが 存在しない中央の非エロージョン部には金属 I ηろう 7が露出する構成 となる。
金属 I ηろう 7を接合する I T Oターゲッ ト組立体 1の背面のみに施 す場合には、 バッキングプレート 2の露出面に他の金属 I nを被覆する ( 上記のように、 バッキングプレート 2に金属 I nろう 7を全面に施す 場合には、 接合と中央の非エロ一ジョン部への金属 I nの被覆が一度で すむので工程が簡単になるという特徴を有する。
これによつて、 中央の非エロージョン部には高価な I T〇が存在しな いので、 原料コス トを大幅に減らすことができる。 そして、 万が一中央 の非エロージョン部がスパッタされた場合でも金属 I nが飛来するだけ なので、 これが I T〇成膜の汚染源となることはない。
なお、 成膜条件 （薄膜の種類） によっては他のろう材を使用すること もできる。 すなわち、 中央の非エロージョン部にはターゲッ ト材を構成 する元素またはターゲッ ト材を構成する元素を含むろぅ材が使用できる このように、 これらのろう材はスパッタリングによって形成された膜の 汚染とならない材料を使用することが条件となるが、 その条件を満たす ならば、 材料として特に制限されるものはない。
I T Oタ一ゲッ ト組立体 1の矩形の両端部分 3はそれぞれ馬蹄形の肉 厚部 5 とその周囲の薄肉部 6を備えている。 平行部分 4にも同様に平行 な肉厚部 5 とそれを挟んで薄肉部 6を有し、 平行部分 4の I T〇タ一ゲ ッ ト組立時に、 両端部分 3の前記馬蹄形の肉厚部 5 と薄肉部 6の端部及 び平行部分 4の肉厚部 5 と薄肉部 6の端部又は平行部分 4の肉厚部 5 と 薄肉部 6の端部同志がそれぞれ整列して無端状のレース トラックを形成 する。
I Τ〇ターゲッ ト組立体 1の両端部分 3は馬蹄形の肉厚部 5 とその周 囲の薄肉部 6は全体として、 平面的にみてほぼ矩形なので加工が容易で あり、 この両端部分 3の粉末成形用金型も最少 1個ですむ利点がある。 また、 図に示すように比較的コンパク トな形状をもつので、 焼結や取扱 いの際に割れを発生することがなく、 加工歩留まりが大幅に向上する。
I T Oターゲッ ト組立体 1の 1対又は複数対で作製される平行部分 4 も基本的には同形状とすることができる。 上記両端部分 3 と同様に粉末 成形用金型も最少 1個ですみ、 焼結や取扱いの際に割れを発生すること がなく、 加工歩留まり も大幅に向上する。
上記にも説明した通り、 ここでは I T Oタ一ゲッ ト組立体について説 明したが、 酸化物焼結体ターゲッ ト材料全般に適用できることは言うま でもない。
また、 上記に述べたバッキングプレート及び中央の非エロージョン部 に適用するろぅ材は、 これらの酸化物焼結体ターゲッ ト材料の種類に応 じて適宜選択することができる。 - 肉厚部 5すなわちレース トラックの断面形状は略台形であり、 その両 斜面 8は 5° 以上 9 0° 未満、 好ましくは 1 0。 以上 6 0° 以下、 より 好ましくは 1 5° 以上 4 5° 以下の角度とするのが良い。 ターゲッ トの 最もスパッタされ易い部分、 すなわち肉厚部 5が集中的にスパッタリン グされる。
そして前記傾斜面 8においても大部分がエロージョン部となるが、 肉 厚部 5よりエロージョンの量は少く、 縁部に近付くに従ってその量は減 少する。
このように、 傾斜面はエロージョンの局所的進行を緩和することがで きる。 薄肉部 6もスパッタされることもあるが、 その量は少ない。 薄肉 部 6の幅はスパッタされる領域の安全を見込んで設計する。
ターゲッ トの肉厚部が略台形である断面形状を第 2図 （a ) に示す。 中央が肉厚部、 両端が薄肉部となっている。 本発明の他の例であるター ゲッ トのレース トラックの断面形状を第 2図 （b ) 〜 （ c ) 、 第 3図 ( d) 〜 （ ί ) 及び第 4図 （ g ) 〜 （ i ) に示す。
第 2図 （b ) のターゲッ トの肉厚部の頂面 （上面） は平坦で、 斜面 (直斜面） はターゲッ トの縁部まで連続的に傾斜している。 このように 斜面又は円弧面がタ一ゲッ トの縁部まで続く ものは、 薄肉部を形成しな くてもよいが、 さらに安全を見込んで斜面又は円弧面の周囲に薄肉部を 形成してもよい。 第 2図 （ c ) に示すターゲッ トの肉厚部の頂面は平坦で、 両端部は上 弧面で連続的に傾斜しターゲッ トの縁部までなだらかに続き、 そこを終 点とする。
第 3図 （ d) に示すターゲッ トの両端部は、 途中の水平面を挟んで直 斜面が 2段に形成されている。 このように段差があるものは図に示す通 り、 不連続な斜面を形成する。
第 3図 （ e ) に示すターゲッ トの肉厚部の頂面は平坦で、 両端部はタ 一ゲッ トの縁部まで連続的に傾斜する斜面 （直斜面） を有する。
第 3図 （ f ) に示すターゲッ トの肉厚部の頂面は平坦で、 両端部は下 弧面でターゲッ トの縁部まで連続的に続いている。
第 4図 （ g ) に示すターゲッ トの断面は凸型の上弧面であり、 平坦部 はなくターゲッ トの外端まで続いている。
第 4図 （h) に示すターゲッ トの断面は肉厚部から薄肉部まで段階的 (この場合は 2段） に減少している例を示す。 各段の接合は垂直面をも つ例である。
第 4図 （ i ) に示すターゲッ トの断面は肉厚部から薄肉部まで傾斜面 と垂直面で結合した不連続面をもつ例である。
第 2図〜第 4図の （b) 〜 （ g ) は、 いずれも肉厚部が台形以外の他 の例 （台形に近似するものを含む） を示している。 ターゲッ トの肉厚部、 薄肉部、 さらにはこれらの間の傾斜部 （面） は上記直斜面、 上弧面、 下 弧面若しくはこれらの組合せ又はこれらと平面若しくは垂直面との組合 せから選択した少なく とも 1種の連続又は不連続な面を用いて適宜作成 することができる。
第 2図〜第 4図の （ a ) 〜 （ g ) に示すターゲッ トの斜面と肉厚部又 は薄肉部との接合部 （角部） の細部は表示していないが、 これらの角が 急峻であるとターゲッ ト材料の成形又は焼結の際にむらが生ずることが あり、 また取り扱い作業中に破損のおそれがあるので、 第 6図に示すよ うに角部をなだらかな曲面になるように作成することが望ましい。
第 6図はその代表例で、 角の 取りをし傾斜部を曲面化した例である c 図中斜線部はターゲッ ト材を示す。 このよ うに、 水平面、 斜面、 弧面、 垂直面の各交点となる稜部分又は角部を R 0 . 1 m m以上で面取りする ことが、 上記のような欠点の防止に効果的である。
第 5図に、 平板状のターゲッ トをスパッタした場合のエロ一ジョンプ 口ファイルと本発明の台形の肉厚部をもつターゲッ トのプロファイルと を示すターゲッ ト断面説明図を示す。
第 5図において、 横軸はターゲッ トの寸法 （m m ) であり、 縦軸はェ ロージヨ ンの深さ （Eros ion Depth) 又は台形の肉厚部の高さ （m m ) を示す。
平板状のタ一ゲッ トをスパッタした場合のエロージョンプロファイル 9と本発明の台形の肉厚部をもつターゲッ トの傾斜面 1 0 との仮想交点 Aと、 該肉厚部の頂面 1 1からの距離を、 5 m m以下、 好ましぐは 2 m m以下、 より好ましくは 0 . 4 m m以下とする。
これによつて、 エロージョンプロファイルに対応させて I T O等の酸 化物焼結体のターゲッ ト原料の節減を図ることができる。
I Τ Ο等の酸化物焼結体ターゲッ トの組立体 1 のスパッタ表面の中心 線平均表面粗さ R aが 4 μ m以下、 好ましくは 1 μ m以下、 ターゲッ ト の相対密度が 8 0 %以上、 好ましくは 9 0 %以上であり、 かつターゲッ トの密度分布が 0 . 0 4 %以内、 好ましくは 0 . 0 2 %以内とする。
I T O等の酸化物焼結体のターゲッ ト組立体 1が分割された複数の部 品から構成する以上、 製造工程でのバラツキは避ける必要がある。 上記 の数値の範囲において、 好ましい I τ〇等の酸化物焼結体スパッタリン グターゲッ ト組立体 1が得られる。 特に、 ターゲッ トの密度分布が上記 の範囲にあると、 均一なスパッタ成膜が得られる。 産業上の利用可能性 - マグネ トロ ンスパッタリングによる局部的エロージョンに対応できる 効率的なスパッタリングを可能とし、 スパッタ性能に影響を与えること がなく高価な I τ〇等の酸化物焼結体のターゲッ ト原料の使用量を可能 な限り節減し、 かつ一体成形が困難な大型品を容易に製造できる酸化物 焼結体スパッタリングターゲッ ト組立体を提供する。
I T O等の酸化物焼結体ターゲッ ト組立体の両端部分は馬蹄形の肉厚 部とその周囲の薄肉部は全体として、 平面的にみてほぼ矩形なので加工 が容易であり、 この両端部分の粉末成形用金型も最少 1個ですむ利点が ある。
また、 比較的コンパク トな形状をもつので、 焼結や取扱いの際に割れ を発生することがなく、 加工歩留まりが大幅に向上する。
同様に、 I T O等の酸化物焼結体ターゲッ ト組立体の 1対又は複数対 で作製される平行部分も基本的には同形状とすることができる。 上記両 端部分と同様に粉末成形用金型も最少 1個ですみ、 比較的単純な形状を 有しているので、 焼結や取扱いの際に割れを発生することがなく、 加工 歩留まり も大幅に向上する。
また、 この平行部分の対を増やすことにより、 ι τ〇等の酸化物焼結 体ターゲッ ト組立体の形状をより大型化することができ、 成膜条件に応 じて I T O等の酸化物焼結体タ一ゲッ ト組立体の寸法の交換が容易にで きる （可変である） という特徴を有する。 レース トラックの断面形状は略台形であり、 その台形肉厚部に集中的 にエロージョ ンが発生する。 そして前記傾斜面においても一部エロージ ョ ン部となるが、 その傾斜面は局所的進行を緩和することができる。 また、 必要に応じてレース トラックの断面形状を、 例えば肉厚部と薄 肉部との間に、 直斜面、 上弧面、 下弧面若しくはこれらの組合せ又はこ れらと平面若しく は垂直面との組合せから選択した少なく とも 1種の連 続又は不連続な斜面を備えるよ うに、 変形できる。
これによつて、 様々なエロージョ ンに対応できるタ一ゲッ ト形状とす ることができる。
レース トラックの中央に位置する非エロージョ ン部には金属 I nろう 等のターゲッ ト材を構成する元素、 またはターゲッ ト材を構成する元素 を含むろぅ材等の酸化物焼結体のスパッタリ ング薄膜の汚染とならない 材料 （金属） が露出する構成となっているので、 万が一中央の非エロー ジョ ン部がスパッタされた場合でも金属 I n等の無害な材料が飛来する だけなので、 これが I T O等の酸化物成膜の汚染源となることを防止で きる。 このように、 簡単な工程で安定した品質のスパッタ膜を得ること ができる。
以上によって、 エロージョ ンプロファイルに対応させて I T〇等の酸 化物焼結体ターゲッ トの肉厚部を集中的に配置し、 全体と して無駄を省 き、 I Τ〇等の酸化物焼結体ターゲッ トの大幅な効率化と原材料の節減 を図ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . マグネトロンスパッタリング用酸化物焼結体ターゲッ ト組立体にお いて、 中央の非エロージョン部には酸化物焼結体が存在せず、 該中央の 非ェロージョン部のバッキングプレートの面は前記ターグッ ト材を構成 する元素、 または前記ターゲッ ト材を構成する元素を含むろぅ材に覆わ れており、 ターゲッ トの最もスパッタされやすい部分の厚さが非ェ口一 ジョン部に比べて肉厚であるレース トラック形状となるように分割され た酸化物焼結体タ一ゲッ トの各部分が組み合わされていることを特徴と する酸化物焼結体スパッタリングターゲッ ト組立体。
2 . 酸化物焼結体ターゲッ ト組立体は平面的にみて矩形の両端部分と、 その間に配置された一対又は複数対の平行部分からなり、 これらの両端 部分と平行部分との間に酸化物焼結体が存在しない中央の非エロ一ジョ ン部を備えていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記载する酸化物 焼結体スパッタリングターゲッ ト組立体。
3 . 矩形の両端部分はそれぞれ馬蹄形の肉厚部とその周囲の薄肉部とを 備え、 平行部分に形成された肉厚部と薄肉部は酸化物焼結体タ一ゲッ ト 組立時に、 前記馬蹄形の肉厚部と薄肉部の端部のそれぞれに整列してレ ース トラック形状となることを特徴とする請求の範囲第 2項に記载する 酸化物焼結体スパッタリ ングターゲッ ト組立体。
4 . 肉厚部の断面形状は略台形であり、 その斜面の平均斜度が 5 ° 以上 9 0 ° 未満であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 3項のそれぞ れに記載する酸化物焼結体スパッタリングターゲッ ト組立体。
5 . 肉厚部と薄肉部との間又は肉厚部の周縁に、 直斜面、 上弧面、 下弧 面若しくはこれらの組合せ又はこれらと平面若しくは垂直面との組合せ から選択した少なく とも 1種の連続又は不連続な斜面を備えていること を特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項のそれぞれに記載する酸化物焼 結体スパッタリングターゲッ ト組立体。
6 . 水平面、 斜面、 弧面、 垂直面の各交点となる稜部分又は角部が、 R 0 . 1 m m以上で面取り されていることを特徴とする請求項 5に記載す る酸化物焼結体スパッタ リ ングターゲッ ト組立体。
7 . 平板状のターゲッ トをスパッタした場合のエロージョ ンプロフアイ ルと略台形の肉厚部をもつターゲッ トの斜面との仮想交点と、 該肉厚部 の頂面からの距離が 5 m m以下であることを特徴とする請求の範囲第 5 項又は第 6項に記載する酸化物焼結体スパックリ ングタ一ゲッ ト組立体 < 8 . スパッタ表面の中心線平均表面粗さ R aが 4 μ m以下、 ターゲッ ト の相対密度が 8 0 %以上であり、 かつターゲッ トの密度分布が 0 . 0
4 %以内であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 7項のそれぞれ に記载する酸化物焼結体スパッタリ ングターゲッ ト組立体。
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