WO2012063523A1 - 分割スパッタリングターゲット及びその製造方法 - Google Patents

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    • H10P14/3436—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being chalcogenide semiconductor materials not being oxides, e.g. ternary compounds

Definitions

  • the present invention relates to a split sputtering target obtained by joining a plurality of target members, and more particularly to a split sputtering target suitable when the target member is made of an oxide semiconductor.
  • a sputtering method has been widely used in manufacturing electronic parts such as information equipment, AV equipment, and home appliances.
  • a display device such as a liquid crystal display device has a semiconductor such as a thin film transistor (abbreviation: TFT).
  • TFT thin film transistor
  • the element is formed by a sputtering method. This is because the sputtering method is extremely effective as a method for forming a thin film constituting a transparent electrode layer or the like with a large area and high accuracy.
  • an oxide semiconductor typified by IGZO In—Ga—Zn—O
  • IGZO In—Ga—Zn—O
  • a sputtering target of an oxide semiconductor used for sputtering since the material is ceramic, it is difficult to configure a large-area target with a single target member. Therefore, a large-area oxide semiconductor sputtering target is manufactured by preparing a plurality of oxide semiconductor target members having a certain size and bonding them onto a backing plate having a desired area (for example, Patent Documents). 1).
  • a Cu backing plate is usually used, and a low-melting-point solder having good thermal conductivity, for example, an In-based metal is used for joining the backing plate and the target member.
  • a low-melting-point solder having good thermal conductivity for example, an In-based metal is used for joining the backing plate and the target member.
  • a large-area Cu backing plate is prepared, the backing plate surface is divided into a plurality of sections, and an oxide having an area suitable for the section A plurality of semiconductor target members are prepared. Then, a plurality of target members are arranged on the backing plate, and all target members are joined to the backing plate by using an In-based or Sn-based metal low melting point solder. In this bonding, considering the difference in thermal expansion between Cu and the oxide semiconductor, the adjacent target members are adjusted so that a gap of 0.1 mm to 1.0 mm is formed at room temperature. Has been.
  • a backing is formed from the gap between the target members during the sputtering process.
  • Cu which is a constituent material of the plate, is also sputtered and mixed into the oxide semiconductor thin film to be formed.
  • Cu in the thin film has a mixing amount of several ppm level, but its influence is extremely large for the oxide semiconductor.
  • the field effect mobility in the TFT element characteristics corresponds to the gap between the target members.
  • the present invention has been made in the background as described above, and is a sputtering target having a large area, and a backing plate obtained by sputtering a split sputtering target obtained by joining a plurality of target members.
  • An object of the present invention is to propose a split sputtering target capable of effectively preventing the constituent materials of the above from being mixed into a thin film to be formed.
  • the present invention provides a split sputtering target formed by bonding a plurality of target members on a backing plate with a low melting point solder, and a ceramic formed in a gap formed between the bonded target members.
  • the material or organic material was filled.
  • the ceramic material or organic material filled in the gap is fixed to the bottom of the gap.
  • the split sputtering target is a plate-like or cylindrical one.
  • the plate-like sputtering target is a target in which a plurality of plate-like target members having a square surface are arranged on a plate-like backing plate and bonded together.
  • the cylindrical sputtering target is a cylindrical backing plate having a plurality of cylindrical target members (hollow cylinders) penetrated and arranged in a multi-stage shape in the column axis direction of the cylindrical backing plate, or A target is obtained by joining a plurality of curved target members obtained by vertically dividing a hollow cylinder in the cylinder axis direction to the outer surface of the cylindrical backing plate in the circumferential direction.
  • This plate-shaped or cylindrical divided sputtering target is frequently used in a large-area sputtering apparatus.
  • the present invention is intended for plate-like and cylindrical shapes, it does not prevent application to other shapes of the split sputtering target, and the shape of the target member is not limited.
  • the composition of the target member can also be applied to oxide semiconductors such as IGZO and ZTO, transparent electrodes (ITO), and the like, and the composition of the target member is not limited.
  • the ceramic material in the present invention is preferably a ceramic powder having the same composition as the target member.
  • the gap is filled with ceramic powder having the same composition as the target member, it is possible to effectively prevent the constituent material of the backing plate from being sputtered, and even if a sputtering phenomenon occurs in the gap, the thin film is formed. This is because there is little influence.
  • the organic material in the present invention is preferably a high resistance substance.
  • the gap formed between the bonded target members is filled with an organic material that is a high-resistance substance, the sputtering phenomenon inside the gap during sputtering can be suppressed, and adverse effects on the thin film to be deposited can be prevented. Because it can.
  • the organic material of such a high-resistance substance has a volume resistivity ( ⁇ ⁇ cm) of the high-resistance substance that is 10 times or more the volume resistivity of the target member.
  • a liquid or gel-like organic material is injected into the gap, and then the solvent is vaporized, for example.
  • the gap can be filled with an organic material.
  • the volume resistance of the organic material described above is the volume resistance of the organic material in a solidified state.
  • organic material in the present invention synthetic resin materials such as phenol resin, melamine resin, epoxy resin, urea resin, vinyl chloride resin, polyethylene and polypropylene, and general-purpose plastic materials such as polyethylene, polyvinyl chloride, polypropylene and polystyrene And semi-general plastic materials such as polyvinyl acetate, ABS resin, AS resin, and acrylic resin.
  • engineering plastics such as polyacetal, polycarbonate, modified polyphenylene ether (PPE), and polybutylene terephthalate, and super engineering plastics such as polyarylate, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyimide resin, and fluororesin can also be used.
  • a polyimide resin or the like is suitable for the present invention because of its high heat resistance and insulation.
  • the filling thickness of the organic material is preferably 0.0001 mm to 1.0 mm.
  • the filling thickness of the ceramic powder is preferably 10% to 70% of the depth of the gap formed between the target members. . If it is less than 10% of the gap depth, the effect of suppressing the sputtering of the constituent material of the backing plate tends to decrease, and if it exceeds 70%, the filled ceramic powder falls off and particles are generated during sputtering. Cause.
  • This gap depth is determined by the thickness of the end of the target member or the thickness of the edge of the peripheral part of the entire manufactured sputtering target. The initial gap in which the divided sputtering target was manufactured before it was used for sputtering. Say depth.
  • a packing density of the ceramic powder is 40% to 70%
  • an average particle diameter D 50 of the ceramic powder is 0.5 [mu] m-8.0 .mu.m
  • Ceramic powder filled in the gap for example, when it is to be filled with slurry, which was the average particle diameter D 50 of the ceramic powder is less than 0.5 [mu] m, dried by filling the slurry, solidification The cracked ceramic powder is likely to be cracked and easily fall off from the gap.
  • the average particle diameter D 50 is larger than 8.0 ⁇ m, when the gap is filled as a slurry and then dried, the filling density of the ceramic powder tends to be less than 40%, and the gap is easily dropped from the gap. Therefore, when the average particle diameter D 50 of the ceramic powder is 0.5 ⁇ m to 8.0 ⁇ m, it is possible to suppress the ceramic powder filled in the gap from falling off.
  • the packing density of the ceramic powder is the same as that for manufacturing the split sputtering target, and the slurry of the ceramic powder is poured into a container of a predetermined shape, for example, a cylindrical container, and the slurry is completely dried. Then, the input capacity and weight can be measured and specified.
  • the ceramic powder filling density is such that the density of the target member is 100%.
  • the ceramic material in the present invention may be a ceramic fiber.
  • alumina and silica yarns have been supplied as ceramic fibers, and the fiber diameters are very thin. Therefore, an effect similar to that of the ceramic powder described above can be realized by filling the gaps with such ceramic fibers.
  • the ceramic fiber having a fiber diameter that matches the width of the gap is pushed into the gap to cover the surface of the backing plate. can do.
  • a small amount of low melting point solder such as In used for joining the backing plate and the target member is left in the gap, and the ceramic fiber can be fixed to the gap bottom using the low melting point solder.
  • the ceramic material in the present invention can be applied to a ceramic (filler) dispersed in a resin.
  • the oxide semiconductor is preferably made of an oxide containing at least one of In, Zn, and Ga.
  • IGZO In—Ga—Zn—O
  • GZO Ga—Zn—O
  • IZO In—Zn—O
  • ZnO ZnO
  • the oxide semiconductor includes at least one of Sn, Ti, Ba, Ca, Zn, Mg, Ge, Y, La, Al, Si, and Ga. It is preferable to consist of the oxide which contains. Specifically, Sn—Ba—O, Sn—Zn—O, Sn—Ti—O, Sn—Ca—O, Sn—Mg—O, Zn—Mg—O, Zn—Ge—O, Zn—Ca -O, Zn-Sn-Ge-O, or an oxide in which Ge of these oxides is changed to Mg, Y, La, Al, Si, or Ga can be given.
  • the oxide semiconductor consists of an oxide containing any 1 or more types of Cu, Al, Ga, and In. Specific examples include Cu 2 O, CuAlO 2 , CuGaO 2 , and CuInO 2 .
  • a gap formed between bonded target members is filled with a fluid containing ceramic powder having the same composition as the target member, dried, and then irradiated with laser or infrared rays. It can be realized by sintering the ceramic powder.
  • the fluid containing ceramic powder in the present invention can be prepared by mixing a predetermined amount of ceramic powder having the same composition as the target member using an appropriate solvent.
  • a predetermined amount of each of In 2 O 3 , Ga 2 O 3 , and ZnO powder raw materials is put into a 5 L polypot, and water and a dispersant (carboxylic acid) are added.
  • Ammonia is added, a predetermined amount of ⁇ 10 mmZr ball media is put into a polypot, and a fluid is prepared by ball mill stirring and mixing at a peripheral speed of 50 rpm for 10 hours.
  • the powder raw material is preferably adjusted to a powder having a BET value of about 3 m 2 / g to 20 m 2 / g.
  • the powder raw material can be used as it is, but it is also possible to use a powder that has been subjected to a calcination treatment at 700 ° C. to 1300 ° C.
  • water and the dispersant are mixed at 10% to 15% by mass of water and 0.25% to 0.5% by mass of the dispersant. It is preferable.
  • the filled portion is irradiated with a laser.
  • the wavelength is 308 nm
  • the frequency is 100 Hz
  • the pulse width is 30 ns
  • the energy density is 100 mJ / cm 2 to 1000 mJ / cm 2.
  • the laser irradiation is performed, the outermost surface side of the ceramic powder filled in the gap is sintered.
  • sputtering prevents the constituent material of the backing plate from being mixed into the thin film to be formed. be able to.
  • the split sputtering target in this embodiment includes an oxygen-free copper backing plate 10 (thickness 10 mm, length 630 mm, width 710 mm) and six IGZO target members 20 (thickness 6 mm, length 210 mm, 355 mm in width). In was used as the low melting point solder for bonding. The gap 30 between the target members was 0.5 mm.
  • the target member made from IGZO weighed each raw material powder of In 2 O 3 , Ga 2 O 3 , and ZnO at a ratio of 1 mol: 1 mol: 2 mol, and mixed with a ball mill for 20 hours. And after adding and mixing 8 mass% of polyvinyl alcohol aqueous solution diluted to 4 mass% as a binder with respect to the powder total amount, it shape
  • the six target members thus fabricated were arranged and joined as shown in FIG. 1 using In low melting point solder.
  • both the backing plate and the target member are heated to 200 ° C.
  • the molten low melting point solder (In) is applied to the surface of the backing plate
  • the target member is placed on the low melting point solder, and the room temperature is reached. This was done by cooling.
  • a spacer of a heat-resistant material was interposed at a position corresponding to the gap formed between the target members so as to prevent the low melting point solder from entering the gap portion.
  • a fluid of IGZO ceramic powder was prepared.
  • Each powder raw material of In 2 O 3 (138.8 g), Ga 2 O 3 (93.7 g), ZnO (81.4 g) is put into a 5 L polypot, and water and a dispersant (ammonium carboxylate) are added.
  • a fluid was prepared by putting a predetermined amount of ⁇ 10 mmZr ball media into a polypot and performing ball mill stirring and mixing for 10 hours. Water and dispersant were 16%: 0.25% of water: dispersant with respect to the total amount of powder to be charged.
  • the prepared ceramic powder fluid 100 was injected into the gap 30 between the target members using a syringe. The injection amount at this time was 50% of the target member thickness. Thereafter, drying treatment was performed at 70 ° C. to 120 ° C. in the atmosphere, and the injected fluid was dried.
  • the dried fluid 100 in the gap 30 between the target members was irradiated with laser.
  • the laser irradiation conditions were a wavelength of 308 nm, a frequency of 100 Hz, a pulse width of 30 ns, an energy density of 500 mJ / cm 2, and the outermost surface side of the ceramic powder filled in the gap was sintered. After this laser treatment, no falling off of the ceramic powder filled from the split sputtering target was confirmed.
  • the packing density of the ceramic powder was calculated by pouring the above-mentioned ceramic powder fluid into a cylindrical container of ⁇ 20 mm, completely drying the fluid, and measuring its input capacity and weight. 60%.
  • the average particle size of the ceramic powder was 0.6 ⁇ m.
  • the sputtering evaluation test was performed on the divided sputtering target in which the gap between the target members was filled with the ceramic powder.
  • a sputtering apparatus (SMD-450B, manufactured by ULVAC) was used to form an IGZO thin film having a thickness of 14 ⁇ m on a non-alkali glass substrate (370 mm ⁇ 470 mm ⁇ 0.7 mm thickness: manufactured by Nippon Electric Glass).
  • the sputtering conditions were Ar 100 cc, O 2 10 cc, sputtering pressure 0.7 Pa, and power 4.3 kW.
  • the substrate immediately above corresponding to the gap portion of the split sputtering target and the substrate other than the gap portion were cut out.
  • the cut substrate was subjected to sputter evaluation by measuring the amount of Cu mixed in the IGZO thin film by atomic absorption analysis.
  • a sputter evaluation test was similarly performed on a split sputtering target in which the gap portion was not filled with ceramic powder.
  • the amount of Cu mixed into the IGZO thin film was less than 2 ppm (below the detection limit of atomic absorption analysis).
  • the amount of Cu mixed into the IGZO thin film was 19 ppm.
  • the present invention can effectively prevent impurities from being mixed during sputtering when a thin film is formed using a large-area divided sputtering target.

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Abstract

【課題】複数のターゲット部材を接合して得られた分割スパッタリングターゲットにおいて、スパッタリングされることにより、バッキングプレートの構成材料が、成膜する薄膜中に混入することを効果的に防止できる技術を提供する。 【解決手段】本発明は、バッキングプレート上に、複数のターゲット部材を低融点ハンダにより接合して形成される分割スパッタリングターゲットにおいて、接合されたターゲット部材間に形成された間隙に、セラミック材または有機材料が充填されていることを特徴とする。また、セラミック材は、ターゲット部材と同組成のセラミック粉或いはセラミック繊維であることが好ましく、有機材料は高抵抗物質であることが好ましい。

Description

分割スパッタリングターゲット及びその製造方法
　本発明は、複数のターゲット部材を接合して得られる分割スパッタリングターゲットに関し、特にターゲット部材が酸化物半導体により構成されている際に好適な分割スパッタリングターゲットに関する。
　近年、スパッタリング法は、情報機器、ＡＶ機器、家電製品等の各電子部品を製造する際に多用されており、例えば、液晶表示装置などの表示デバイスには、薄膜トランジスタ（略称：ＴＦＴ）などの半導体素子がスパッタリング法により形成されている。透明電極層などを構成する薄膜を、大面積で、高精度に形成する製法として、スパッタリング法が極めて有効なためである。
　ところで、最近の半導体素子においては、アモルファスシリコンに代わって、ＩＧＺＯ（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ）に代表される酸化物半導体が着目されている。そして、この酸化物半導体についても、スパッタリング法を利用して酸化物半導体薄膜を成膜することが計画されている。しかし、スパッタリングに用いる酸化物半導体のスパッタリングターゲットでは、その素材がセラミックであることから、大面積のターゲットを一枚のターゲット部材で構成することが難しい。そのため、ある程度の大きさを有する酸化物半導体ターゲット部材を複数準備し、所望の面積を有するバッキングプレート上に接合することで、大面積の酸化物半導体スパッタリングターゲットが製造されている（例えば、特許文献１参照）。
　このスパッタリングターゲットのバッキングプレートには、通常、Ｃｕ製のバッキングプレートが用いられ、このバッキングプレートとターゲット部材との接合には、熱伝導が良好な低融点ハンダ、例えばＩｎ系の金属が使用されている。例えば、大面積で、板状の半導体酸化物スパッタリングターゲットを製造する際、大面積のＣｕ製バッキングプレートを準備し、そのバッキングプレート表面を複数の区画に分け、その区画に合う面積を有する酸化物半導体ターゲット部材を複数準備する。そして、バッキングプレート上に複数のターゲット部材を配置し、Ｉｎ系やＳｎ系金属の低融点ハンダにより、すべてのターゲット部材をバッキングプレートに接合することが行われる。この接合の際、Ｃｕと酸化物半導体との熱膨張の差を考慮して、隣接するターゲット部材同士の間には、室温時に０．１ｍｍ～１．０ｍｍの間隙ができるように調整して配置されている。
　このような複数の酸化物半導体ターゲット部材を接合して得られた分割スパッタリングターゲットを使用してスパッタリングにより薄膜を成膜して半導体素子を形成する場合、スパッタリング処理中にターゲット部材間の間隙からバッキングプレートの構成材料であるＣｕもスパッタリングされて、形成する酸化物半導体の薄膜中に混入するという問題が懸念されている。薄膜中のＣｕは、数ｐｐｍレベルの混入量であるが、その影響は酸化物半導体には極めて大きく、例えば、ＴＦＴ素子特性の中の電界効果移動度が、ターゲット部材間の間隙に相当する位置で形成された半導体素子（Ｃｕが混入した薄膜）では、それ以外の部分の半導体素子に比べて低くなる傾向があり、ＯＮ／ＯＦＦ比も低下する傾向になる。このような不具合は、昨今の大面積化傾向への大きな障害要因として指摘されており、早急な技術改善を要求されているのが現状である。さらに、このような分割スパッタリングターゲットの問題は、ターゲット部材が酸化物半導体以外の材質の場合であっても同様な不具合を生じる可能性があり、スパッタリングターゲットの大面積化を促進するためにも、解消すべき課題である。
特開２００５－２３２５８０号公報
　本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、大面積のスパッタリングターゲットであって、複数のターゲット部材を接合して得られた分割スパッタリングターゲットがスパッタリングされることにより、バッキングプレートの構成材料が、成膜する薄膜中に混入することを効果的に防止することができる、分割スパッタリングターゲットを提案することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明は、バッキングプレート上に、複数のターゲット部材を低融点ハンダにより接合して形成される分割スパッタリングターゲットにおいて、接合されたターゲット部材間に形成された間隙に、セラミック材または有機材料が充填されているものとした。本発明において、この間隙に充填されるセラミック材または有機材料は、間隙底部に固定されるものである。
　本発明において、分割スパッタリングターゲットは、板状、円筒状のものが対象となる。板状のスパッタリングターゲットは、板状バッキングプレート上に、方形面を有する板状のターゲット部材を複数平面配置して、接合したものが対象となる。また、円筒状のスパッタリングターゲットは、円筒状バッキングプレートに、円筒状ターゲット部材（中空円柱）を複数貫通させて、円筒状バッキングプレートの円柱軸方向に多段状に配置して接合したもの、或いは、中空円柱を円柱軸方向に縦割りした湾曲状ターゲット部材を、円筒状バッキングプレートの外側面へ、円周方向に複数並べて、接合したものが対象となる。この板状または円筒状分割スパッタリングターゲットは、大面積のスパッタリング装置に多用されている。尚、本発明は、板状、円筒状の形状を対象としているが、他の形状の分割スパッタリングターゲットへの適用を妨げるものではなく、ターゲット部材についてもその形状に制限はない。そして、ターゲット部材の組成についても、ＩＧＺＯやＺＴＯなどの酸化物半導体や透明電極（ＩＴＯ）などに適用でき、ターゲット部材の組成にも制限はない。
　本発明におけるセラミック材は、ターゲット部材と同組成のセラミック粉であることが好ましい。ターゲット部材と同組成のセラミック粉が間隙に充填されていると、バッキングプレートの構成材料がスパッタされることを効果的に防止でき、間隙でのスパッタ現象が生じても、成膜される薄膜への影響が少ないからである。
　本発明における有機材料は、高抵抗物質であることが好ましい。接合されたターゲット部材間に形成された間隙に、高抵抗物質である有機材料が充填されていると、スパッタリング時における間隙内部でのスパッタリング現象を抑制でき、成膜する薄膜への悪影響を防止することができるからである。例えば、ターゲット部材よりもその体積抵抗が大きな物質を、即ち高抵抗物質の有機材料を用いることが好ましい。このような高抵抗物質の有機材料は、高抵抗物質の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）がターゲット部材の体積抵抗率の１０倍以上の値を有するものであることが好ましい。
　本発明において、接合されたターゲット部材間の間隙に有機材料を充填する方法としては、液体状或いはゲル状の有機材料を間隙中に注入して、その後、溶剤を気化させることなどにより間隙中で固化することで、間隙に有機材料を充填できる。尚、上記した有機材料の体積抵抗は、固化した状態の有機材料の体積抵抗である。
　また、本発明における有機材料としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの合成樹脂材料や、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの汎用プラスチック材料、ポリ酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂などの準汎用プラスチック材料などが挙げられる。さらに、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレートなどのエンジニアリングプラスチックやポリアリレート、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などのスーパーエンジニアリングプラスチックも使用できる。特に、ポリイミド樹脂などは、耐熱性、絶縁性も高いため、本発明に適したものである。有機材料の充填厚みは、０．０００１ｍｍ～１．０ｍｍが好ましい。
　本発明におけるセラミック材として、ターゲット部材と同組成のセラミック粉を採用する場合、そのセラミック粉の充填厚さは、ターゲット部材間に形成された間隙深さの１０％～７０％であることが好ましい。間隙深さの１０％未満であると、バッキングプレートの構成材料のスパッタリングを抑制する効果が低下する傾向になり、７０％を超えると、充填したセラミック粉が脱落してスパッタリングの際にパーティクルの発生原因となる。この間隙深さは、ターゲット部材の端部の厚み、もしくは製造したスパッタリングターゲット全体における周辺部の端部厚みにより決定されるものであり、スパッタリングに使用する前の分割スパッタリングターゲットを製造した初期の間隙深さをいう。
　本発明におけるセラミック材として、ターゲット部材と同組成のセラミック粉を採用する場合、セラミック粉の充填密度が４０％～７０％であり、セラミック粉の平均粒径Ｄ５０が０．５μｍ～８．０μｍであることが好ましい。間隙に充填されるセラミック粉は、例えば、スラリー化して充填されることになるが、セラミック粉の平均粒径Ｄ５０が０．５μｍより小さくなると、スラリーを充填して乾燥させた際に、固化したセラミック粉にひび割れが生じ易くなり、間隙から脱落しやすくなる。一方、平均粒径Ｄ５０が８．０μｍより大きくなると、間隙にスラリーとして充填後、乾燥させると、セラミック粉の充填密度が４０％を下回りやすくなる傾向となり、間隙から脱落しやすくなる。従って、セラミック粉の平均粒径Ｄ５０が０．５μｍ～８．０μｍであると、間隙に充填したセラミック粉の脱落を抑制することができる。なお、このセラミック粉の充填密度は、分割スパッタリングターゲットを製造する際と同じ条件で、セラミック粉をスラリー化したものを、所定形状の容器、例えば、円筒形容器に流し込み、スラリーを完全に乾燥させて、その投入容量と重量とを測定して、特定することができる。そして、このセラミック粉の充填密度は、ターゲット部材の密度を１００％とするものである。
　本発明におけるセラミック材は、セラミック繊維であってもよい。近年、セラミック繊維としてアルミナやシリカ系のヤーンが供給されており、その繊維径も非常に細いものまで存在している。そのため、このようなセラミック繊維を間隙に充填することで、上記したセラミック粉と同様な効果を実現することができる。このセラミック繊維を間隙に充填する場合、間隙の幅に合った繊維径を有するセラミック繊維（単線或いは複数の細線を撚った撚線）を間隙に押し込むことで、バッキングプレートの表面を覆うようにすることができる。また、バッキングプレートとターゲット部材とを接合する際に用いるＩｎなどの低融点ハンダを間隙に少量残存させておいて、この低融点ハンダを利用してセラミック繊維を間隙底部に固定することもできる。さらに、本発明におけるセラミック材は、樹脂にセラミックス（フィラー）を分散させたものでも適用できる。
　本発明におけるターゲット部材が酸化物半導体である場合、その酸化物半導体は、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａのいずれか一種以上を含む酸化物からなることが好ましい。具体的には、ＩＧＺＯ（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ）、ＧＺＯ（Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ）、ＩＺＯ（Ｉｎ－Ｚｎ－Ｏ）、ＺｎＯが挙げられる。
　また、本発明におけるターゲット部材が酸化物半導体である場合、その酸化物半導体は、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｙ、Ｌａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａのいずれか一種以上を含む酸化物からなることが好ましい。具体的には、Ｓｎ－Ｂａ－Ｏ、Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ、Ｓｎ－Ｔｉ－Ｏ、Ｓｎ－Ｃａ－Ｏ、Ｓｎ－Ｍｇ－Ｏ、Ｚｎ－Ｍｇ－Ｏ、Ｚｎ－Ｇｅ－Ｏ、Ｚｎ－Ｃａ－Ｏ、Ｚｎ－Ｓｎ－Ｇｅ－Ｏ、または、これらの酸化物のＧｅをＭｇ、Ｙ、Ｌａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａに変更した酸化物が挙げられる。
　そして、本発明におけるターゲット部材が酸化物半導体である場合、その酸化物半導体は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれか一種以上を含む酸化物からなることが好ましい。具体的にはＣｕ２Ｏ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２、ＣｕＩｎＯ２が挙げられる。
　本発明における分割スパッタリングターゲットは、接合されたターゲット部材の間に形成された間隙に、ターゲット部材と同組成のセラミック粉を含む流動体を充填して乾燥した後、充填部分にレーザーまたは赤外線を照射してセラミック粉を焼結することによって実現することができる。
　本発明におけるセラミック粉を含む流動体は、ターゲット部材と同組成のセラミック粉を、適当な溶媒を用いて所定量混合して作製することができる。例えば、ターゲット部材がＩＧＺＯの酸化物半導体から構成されている場合、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＺｎＯの各粉体原料を５Ｌのポリポットに所定量投入し、水と分散剤（カルボン酸アンモニウム）を加え、φ１０ｍｍＺｒボールのメディアを所定量ポリポットに投入して、周速５０ｒｐｍ、１０時間のボールミル撹拌混合を行うことで流動体を作製することができる。水と分散剤は、投入する粉体総量に対して、水：分散剤が１６質量％：０．２５質量％、或いは１７質量％：０．５質量％にすることが望ましい。また、粉体原料は、ＢＥＴ値で３ｍ２／ｇ～２０ｍ２／ｇ程度の粉体に調整することが好ましい。なお、粉体原料はそのまま使用することもできるが、７００℃～１３００℃の仮焼処理を行ったものを用いることもできる。仮焼処理を行った粉体原料を用いる場合には、水と分散剤とは、水が１０質量％～１５質量％で、分散剤が０．２５質量％～０．５質量％で混合することが好ましい。
　本発明において、セラミック粉を含む流動体を充填して乾燥した後、充填部分にレーザーを照射する場合、例えば、波長３０８ｎｍ、周波数１００Ｈｚ、パルス幅３０ｎｓ、エネルギー密度１００ｍＪ／ｃｍ２～１０００ｍＪ／ｃｍ２でレーザー照射すると、間隙に充填されたセラミック粉の最表面側が焼結された状態になる。また、赤外線を間隙部分に収束させて、充填させたセラミック粉を加熱処理することも可能である。
　本発明によれば、複数のターゲット部材を接合して得られた分割スパッタリングターゲットにおいて、スパッタリングされることにより、バッキングプレートの構成材料が、成膜する薄膜中に混入することを効果的に防止することができる。
分割スパッタリングターゲット概略斜視図。 本実施形態の断面概略図。 本実施形態の断面概略図。
　以下、本発明における実施形態について説明する。
　本実施形態では、図１に示すような板状の分割スパッタリンターゲットを製造した場合を例に説明する。図１に示すように、本実施形態における分割スパッタリングターゲットは、無酸素銅製のバッキングプレート１０（厚み１０ｍｍ、縦６３０ｍｍ、横７１０ｍｍ）と、６枚のＩＧＺＯ製ターゲット部材２０（厚み６ｍｍ、縦２１０ｍｍ、横３５５ｍｍ）とを接合して製造した。接合用の低融点ハンダはＩｎを用いた。尚、ターゲット部材間の間隙３０は０．５ｍｍとした。
　ＩＧＺＯ製ターゲット部材は、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＺｎＯの各原料粉末を１ｍｏｌ：１ｍｏｌ：２ｍｏｌの比率で秤量し、２０時間のボールミルによる混合処理をした。そして、バインダーとして４質量％に希釈したポリビニルアルコール水溶液を、粉総量に対して８質量％添加して混合した後、５００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で成型した。その後、大気中１４５０℃、８時間の焼成処理をして板状の焼結体を得た。そして、この焼結体を平面研削機により両面を研磨して、厚み６ｍｍ、縦２１０ｍｍ、横３５５ｍｍのＩＧＺＯ製ターゲット部材を製造した。
　このようして作製した６枚のターゲット部材はＩｎの低融点ハンダを用いて、図１に示すように配置して接合した。この接合は、バッキングプレートとターゲット部材とをともに２００℃まで加熱して、バッキングプレート表面に、溶融した低融点ハンダ（Ｉｎ）を塗布し、ターゲット部材をその低融点ハンダ上に配置し、室温まで冷却することにより行った。この接合においては、ターゲット部材間に形成される間隙に相当する位置に耐熱性材料のスペーサーを介在させ、間隙部分への低融点ハンダの侵入を防止するようにして行った。
　次に、ＩＧＺＯのセラミック粉の流動体を準備した。Ｉｎ２Ｏ３（１３８．８ｇ）、Ｇａ２Ｏ３（９３．７ｇ）、ＺｎＯ（８１．４ｇ）の各粉体原料を５Ｌのポリポットに投入し、水と分散剤（カルボン酸アンモニウム）を加え、φ１０ｍｍＺｒボールのメディアを所定量ポリポットに投入して、１０時間のボールミル撹拌混合を行うことで流動体を作製した。水と分散剤は、投入する粉体総量に対して、水：分散剤が１６％：０．２５％とした。そして、図２に示すように、準備したセラミック粉の流動体１００を、ターゲット部材間の間隙３０に、シリンジを用いて注入した。このときの注入量は、ターゲット部材厚みの５０％となるように行った。その後、大気中、７０℃～１２０℃で乾燥処理を行い、注入した流動体を乾燥した。
　その後、図３に示すよう、ターゲット部材間の間隙３０にある乾燥した流動体１００に、レーザー照射を行った。レーザーの照射条件は、波長３０８ｎｍ、周波数１００Ｈｚ、パルス幅３０ｎｓ、エネルギー密度５００ｍＪ／ｃｍ２とし、間隙に充填されたセラミック粉の最表面側が焼結された状態にした。このレーザー処理後において、分割スパッタリングターゲットから充填したセラミック粉の脱落は確認されなかった。
　また、このセラミック粉の充填密度は、上記したセラミック粉の流動体を、φ２０ｍｍの円筒形容器に流し込み、流動体を完全に乾燥させて、その投入容量と重量とを測定して算出したところ、６０％であった。また、セラミック粉の平均粒径は０．６μｍであった。
　このように、ターゲット部材間の間隙にセラミック粉が充填された分割スパッタリングターゲットについて、スパッタ評価試験を行った。このスパッタ評価試験は、スパッタリング装置（ＳＭＤ－４５０Ｂ、アルバック社製）を用い、無アルカリガラス基板（３７０ｍｍ×４７０ｍｍ×０．７ｍｍ厚：日本電気硝子社製）に厚み１４μｍのＩＧＺＯ薄膜を成膜した。スパッタリング条件は、Ａｒ１００ｃｃ、Ｏ２１０ｃｃ、スパッタ圧力０．７Ｐａ、電力４．３ｋＷとした。
　そして、この成膜した基板について、分割スパッタリングターゲットの間隙部分に相当する直上部の基板及び、間隙部分以外の基板を切り出した。切り出した基板について、原子吸光分析によりＩＧＺＯ薄膜中のＣｕの混入量を測定してスパッタ評価を行った。尚、比較として、間隙部分にセラミック粉を充填していない分割スパッタリングターゲットについても同様にスパッタ評価試験を行った。
　その結果、セラミック粉を充填したものでは、ＩＧＺＯ薄膜へのＣｕの混入量は２ｐｐｍ未満（原子吸光分析の検出限界以下）であった。これに対して、セラミック粉を充填していないものでは、ＩＧＺＯ薄膜へのＣｕの混入量は１９ｐｐｍであった。
　本発明は、大面積の分割スパッタリングターゲットを用いて薄膜を形成する際に、スパッタリングにおける不純物の混入を効果的に防止することが可能となる。
　１０　　　バッキングプレート
　２０　　　ターゲット部材
　３０　　　間隙
　５０　　　低融点ハンダ
　１００　　セラミック粉（流動体）

Claims (7)

  1. バッキングプレート上に、複数のターゲット部材を低融点ハンダにより接合して形成される分割スパッタリングターゲットにおいて、
    　接合されたターゲット部材間に形成された間隙に、セラミック材または有機材料が充填されていることを特徴とする分割スパッタリングターゲット。
  2. セラミック材が、ターゲット部材と同組成のセラミック粉である請求項１に記載の分割スパッタリングターゲット。
  3. 有機材料は、高抵抗物質である請求項１に記載の分割スパッタリングターゲット。
  4. 　セラミック粉の充填厚さは、ターゲット部材間に形成された間隙深さの１０％～７０％である請求項２に記載の分割スパッタリングターゲット。
  5. 　セラミック粉の充填密度が４０％～７０％であり、セラミック粉の平均粒径Ｄ５０が０．５μｍ～８．０μｍである請求項２または請求項４に記載の分割スパッタリングターゲット。
  6. 　セラミック材が、セラミック繊維である請求項１に記載の分割スパッタリングターゲット。
  7. バッキングプレート上に、複数のターゲット部材を低融点ハンダにより接合して形成される分割スパッタリングターゲットの製造方法において、
    　接合されたターゲット部材の間に形成された間隙に、該ターゲット部材と同組成のセラミック粉を含む流動体を充填して乾燥した後、
    充填部分にレーザーまたは赤外線を照射してセラミック粉を焼結することを特徴とする分割スパッタリングターゲットの製造方法。
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