分割溅射靶的制作方法

1.本发明涉及分割溅射靶，更详细而言，涉及在相邻的靶构件彼此的间隙处设置保护构件而使背板不露出的分割溅射靶。


背景技术：

2.近年来，溅射法在制造信息设备、av设备、家电制品等各电子部件时被经常使用，例如，在液晶显示装置等显示设备中，薄膜晶体管等半导体元件通过溅射法来形成。这是由于：作为以大面积且高精度地形成构成透明电极层等的薄膜的制法，溅射法极为有效。
3.可是，在最近的半导体元件中，代替非晶硅，以igzo(in
‑
ga
‑
zn
‑
o)为代表的氧化物半导体受到关注。而且，关于该氧化物半导体，也期望与非晶硅同样地利用溅射法来形成氧化物半导体薄膜。然而，就溅射中使用的氧化物半导体的溅射靶而言，由于其原材料为陶瓷，因此难以由一片靶构件来构成大面积的靶。因此，通过准备多个具有一定程度大小的氧化物半导体靶构件，在具有所期望的大小的被称为背板的基体上配置各氧化物半导体靶构件，将基体与各靶构件进行接合，从而制造了大面积的氧化物半导体溅射靶(例如参照专利文献1)。
4.该溅射靶的背板通常为铜制或铜合金制，对于背板与靶构件的接合，使用了in系或sn系金属等热传导良好的低熔点软钎料。例如，在制造大面积的氧化物半导体溅射靶时，准备具有所需面积的背板，将该背板表面分成多个分区，准备多个具有与该分区相应的面积的氧化物半导体靶构件。然后，在背板上配置多个靶构件，介由低熔点软钎料将各靶构件接合于背板上。在该接合时，考虑背板与靶构件的热膨胀之差，在相邻的靶构件彼此之间，按照在室温时形成0.1mm～1.0mm的间隙的方式进行调整来配置。
5.就将这样的多个氧化物半导体靶构件接合而得到的分割溅射靶而言，由于如上所述地在各靶构件彼此之间设置间隙进行配置，因此下述问题令人担忧：在溅射处理中背板也从靶构件间的间隙被溅射，背板材料混入到所形成的氧化物半导体的薄膜中。因此，进行下述操作：按照使各靶构件的端部剖面倾斜的方式进行加工，在溅射处理时使等离子体不会到达至背板表面(例如专利文献2等)；此外，在相邻的靶构件彼此的间隙处设置保护构件而使背板不会露出(例如专利文献3等)。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本特开2005
‑
232580号公报
9.专利文献2：日本特开平2
‑
254164号公报
10.专利文献3：国际公开第2012/063524号小册子


技术实现要素：

11.发明所要解决的课题
12.在上述那样的分割溅射靶中，专利文献2等所提出的方法虽然不需要在分割靶构
件彼此的间隙处设置保护构件，但由于需要对分割靶构件的端部进行加工，因此不能说是简便的方法。因此，一般适用专利文献3等所提出的方法。
13.在专利文献3等所提出的方法、即在相邻的靶构件彼此的间隙处设置保护构件的方法中，在矩形状的大面积背板表面配置单片的靶构件的情况下，准备长条状的保护构件，将其切断成所期望的长度，例如如图3中所示的那样，制作沿第1方向延伸的第1部分的保护构件和沿与第1方向交叉的方向延伸的第2部分的保护构件。接着，通过将各保护构件贴合于背板上，使靶构件彼此的间隙与设置有保护构件的部分相对应，介由接合材将各靶构件贴合，由此可以制造溅射靶。
14.如上述那样操作进行制造的分割溅射靶如图3中所示的那样保护构件的第1部分与第2部分之间并没有被接合，严格来讲存在间隙(界面)。因此，即使是在贴合了靶构件的状态下保护构件的间隙也露出，有可能在溅射处理时背板的构成材料会混入到所成膜的薄膜中。
15.因此，本发明的目的是提供能够在溅射时抑制背板的构成材料混入到薄膜中的分割溅射靶。
16.用于解决课题的手段
17.本发明的发明者们对这样的课题进行了研究，结果得到下述认知：通过设置连接保护构件的第1部分和第2部分的第3部分，从而在溅射处理时，能够抑制背板的构成材料混入到薄膜中。本发明是基于所述认知完成的。根据本发明，可提供以下的分割溅射靶。
18.本发明的分割溅射靶具备：
19.基体；
20.相邻的靶构件彼此空开间隙地被配置于上述基体的表面上的多个靶构件；
21.设置于上述基体的表面与上述多个靶构件之间的接合材；和
22.保护构件，其按照下述方式被设置于上述基体的表面上：至少覆盖彼此相邻的靶构件的间隙，以使上述基体表面不会从上述间隙被溅射，
23.其中，上述保护构2部分与所述第3部分件具有：沿第1方向延伸的第1部分；沿与上述第1方向交叉的方向延伸的第2部分；和连接上述第1部分及上述第2部分的第3部分。
24.发明效果
25.根据本发明，通过使用具有沿第1方向延伸的第1部分、沿与上述第1方向交叉的方向延伸的第2部分、和连接上述第1部分及上述第2部分的第3部分的保护构件，从而在溅射时，能够抑制背板的构成材料混入到薄膜中。
附图说明
26.图1是表示本发明的分割溅射靶的一个实施方式的立体图。
27.图2是表示制造图1的分割溅射靶时的贴合靶构件之前的状态的平面图。
28.图3是以往的分割溅射靶中的保护构件的第1部分与第2部分交叉的部分的平面放大图。
29.图4是本发明的分割溅射靶中的保护构件的第1部分与第2部分交叉的部分的平面放大图。
30.图5是表示保护构件的第1部分与第2部分交叉的部分的其他实施方式的平面放大
图。
31.图6是表示保护构件的第1部分与第2部分交叉的部分的其他实施方式的平面放大图。
32.图7是表示保护构件的第1部分与第2部分交叉的部分的其他实施方式的剖面放大图。
33.图8是表示保护构件的第1部分与第2部分交叉的部分的其他实施方式的立体图。
34.图9是图1中所示的分割溅射靶的a
‑
a’剖面图。
35.图10是表示实施例1中制作的保护构件的形状的外观图。
36.图11是对在背板的表面贴合有实施例1中制作的保护构件的状态进行说明的立体图。
37.图12是实施例1中制作的分割溅射靶的立体图。
38.图13是表示实施例2中制作的保护构件的形状的外观图。
具体实施方式
39.在参照附图的同时对本发明的一个实施方式的分割溅射靶进行说明。图1是表示本发明的分割溅射靶的一个实施方式的立体图，图2是从上表面观察制造图1的分割溅射靶时的贴合靶构件之前的状态的平面图。本发明的分割溅射靶1具备：基体10；和相邻的靶构件20彼此空开间隙30地被配置于基体10的表面上的多个靶构件20a、20b、20c、20d。图1中所示的分割溅射靶由4片靶构件构成，但根据基体10的大小不同，也可以由6片以上的靶构件构成。
40.设置于4片靶构件20a、20b、20c、20d之间的间隙的宽度是考虑基体10与靶构件的热膨胀率差来调整的，但设置大概0.1～1.0mm左右的间隙来配置各靶构件。
41.4片靶构件20a、20b、20c、20d是设置一定的间隙30地被配置于基体10的表面上，但如图2中所示的那样，按照至少覆盖间隙30的方式在基体10的表面上设置有保护构件40(401、402、403)。通过在基材10的表面上设置有保护构件40(401、402、403)，能够防止基体10从彼此相邻的靶构件20的间隙30被溅射。保护构件40可以在相当于在各靶构件20彼此间形成的间隙30的位置处使用低熔点软钎料或导电性双面胶带等来粘贴于基体10的表面上。
42.各靶构件20使用接合材(未图示出)与基体10接合。作为接合材，没有特别限制，可以使用公知的接合材，例如可以适宜地使用in、sn的低熔点软钎料。基体10与各靶构件20的接合通过下述方式来进行：将基体10与各靶构件20加热至接合材熔融的温度，将接合材涂布于基体10的表面，将各靶构件20配置于熔融了的接合材上并冷却至室温。
43.图4是本发明的分割溅射靶中的保护构件的第1部分与第2部分交叉的部分的平面放大图。保护构件40如图4中所示的那样，具有：沿第1方向(图4中为左右方向)延伸的第1部分401；沿与第1方向交叉的方向(图4中为上下方向)延伸的第2部分402；和连接第1部分401及第2部分402的第3部分403。就以往的分割溅射靶而言，例如在制造图1中所示那样的分割溅射靶时，准备相当于保护构件401那样的保护构件(第1构件)和相当于保护构件402那样的保护构件(第2构件)，如图3中所示的那样贴合于基体的表面。因此，保护构件的第1构件与第2构件并没有连接，即使将两者按照不产生间隙的方式配置，也有可能在保护构件的第1构件与第2构件之间存在间隙(界面)，在进行溅射时背板的构成材料混入到薄膜中。在本
发明中，如图4中所示的那样，通过设置连接第1部分401和第2部分402的第3部分403，从而第1部分401与第2部分402的间隙(界面)消失，能够抑制在溅射时背板的构成材料混入到薄膜中。
44.图4中所示那样的保护构件例如可以通过将第1部分401与第2部分402利用第3部分403进行连接来形成。保护构件如下文所述的那样可以使用陶瓷材料或高分子材料来形成，可以通过将由陶瓷材料形成的第1部分401及第2部分402以同种陶瓷材料进行焊接从而利用第3部分403进行连接，也可以将由高分子材料形成的第1部分401及第2部分402以使同种高分子材料熔融的方式来利用第3部分403进行连接。
45.此外，在一个实施方式中，保护构件也可以如图5中所示的那样使第1部分401、第2部分402与第3部分403被一体地形成。图5中所示那样的一体地形成的保护构件例如可以通过将平板状的陶瓷材料或高分子材料按照成为图5那样的十文字的形状的方式进行切取来获得。在从平板状的材料中切取出并一体地形成保护构件的情况下，优选如图6中所示的那样，按照连接第1部分401和第2部分402的第3部分403具有圆角部分r的方式进行加工。通过对第1部分401与第2部分402的交叉部进行圆角加工，能够更进一步抑制背板的构成材料混入到薄膜中。
46.需要说明的是，在图4～图6中，作为保护构件，示出了按照使第1部分的延伸方向与第2部分的延伸方向正交的方式交叉的实施方式(即，十文字状的保护构件)，但并不限于此，可以设定为与形成于各靶构件40之间的间隙30的形状相对应的形状。
47.此外，作为保护构件的另一个实施方式，也可以如图7中所示的那样，连接第1部分401与第2部分402的第3部分403与第2部分402一体地形成。即，也可以在第1部分401与第2部分402的交叉部，第3部分403按照覆盖第1部分401的方式与第2部分402一体地形成。图7中所示那样的实施方式的保护构件例如可以通过准备2个长条状的保护构件(401和402)、并按照成为十文字状的方式将2个保护构件(401和402)重叠来制作。这种情况下，可以将2个保护构件重叠的部分视为第3部分403。需要说明的是，图7是表示保护构件的第1部分与第2部分交叉的部分的其他实施方式的剖面放大图，但未图示出将基体10与保护构件40进行粘贴时的低熔点软钎料或导电性双面胶带等粘贴材。
48.就图7中所示的保护构件而言，由于第3部分403按照覆盖第1部分401的方式与第2部分402一体地形成，因此在第2部分402的上表面与第3部分403的上表面之间产生高低差。对于保护构件40的一部分，由于如图2中所示的那样被配置靶构件，因此在有高低差的情况下，需要应用接合材直至填埋高低差的程度。
49.如上所述，在准备2个长条状的保护构件(401和402)、按照成为十文字状的方式将2个保护构件(401和402)重叠的情况下，为了消除第1部分401与第2部分402的交叉部处的高低差，也可以如图8那样，在第1构件401的一部分处形成缺口401a，在第2构件402的一部分处也形成缺口402a，通过将彼此的缺口401a及402a嵌合，由此形成一体的保护构件40。
50.图9中示出了图1中所示的分割溅射靶1的a
‑
a’剖面图。如上所述，在基体10的表面粘贴有保护构件40(第1构件401)(粘贴材未图示出)，按照成为与保护构件40(第1构件401)的厚度相同程度的方式设置接合材50，在其上空开规定的间隙地配置有靶构件20a、20b。
51.基体10也被称为背板，作为其材料，可以没有特别限制地使用与公知的溅射靶中使用的背板同样的材料，例如可以使用铜系材料、钛系材料、铝系材料等导电性优异并且导
热性优异的材料。虽然在图9中没有图示出，但也可以在基体10的背面侧(即，与设置靶构件20a、20b的一侧为相反侧)设置冷却机构并按照能够隔着基体10将靶构件20a、20b间接冷却的方式来构成。
52.本发明中的分割溅射靶并不限于图1等中所示的平板状的分割溅射靶，也可以为圆筒状的形状。平板状的分割溅射靶是在平板状的基体上将具有大致矩形形状的平板状的靶构件多个平面配置并接合而成的分割溅射靶。另一方面，圆筒状的溅射靶是下述溅射靶：在圆筒状基体的周围使圆筒状靶构件(空心圆柱)多个贯通并沿圆筒状基体的圆柱轴方向以多段状配置并接合而成的溅射靶；或使将空心圆柱沿圆柱轴方向纵割而得到的弯曲状靶构件向圆筒状基体的外侧面沿圆周方向多个排列并接合而成的溅射靶。这些平板状或圆筒状的分割溅射靶可以适宜地用于大面积的溅射装置。
53.在配置多个分割溅射靶的情况下，相邻的各分割溅射靶间的间隙虽然也因所使用的基材(背板)与溅射靶的热膨胀之差、分割溅射靶的大小而异，但通常按照在室温时形成0.1mm～1.0mm的间隙的方式进行调整来配置。
54.关于靶构件，对其形状也没有限制，但在制成平板状的分割溅射靶的情况下，优选使用多个具有大致矩形形状的平板状的靶构件。此外，对于靶构件的组成也没有特别限制，例如可以适用igzo、zto、ito等氧化物或al等金属，对其组成也没有限制。
55.作为构成保护构件的材料，可列举出zn、ti、sn等金属材料、由包含in、zn、al、ga、zr、ti、sn、y、mg中的任一种以上的氧化物、氮化物、氟化物、或氟氧化物形成的陶瓷材料、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、尿素树脂、氯乙烯树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、abs树脂、as树脂、丙烯酸树脂、聚缩醛、聚碳酸酯、聚酯、聚苯醚、聚芳酯、聚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺树脂、氟树脂等高分子材料，它们之中，可以优选使用陶瓷材料、高分子材料。
56.图9中所示的分割溅射靶的保护构件为单层，但保护构件也可以具有2层以上的层叠结构。这种情况下，优选保护构件的最表面层由上述的陶瓷材料、高分子材料构成。例如，也可以制成具有由zn、ti、sn、cu、sus等金属材料形成的下层及由陶瓷材料、高分子材料形成的上层的2层结构的保护构件。此外，在上层中使用陶瓷材料的情况下，可以在由金属材料制成的下层上利用蒸镀法、溅射法、等离子体喷镀法、涂布法等来形成由陶瓷材料制成的上层。
57.在将保护构件如上所述地制成由异种材料形成的2层以上的层叠结构的情况下，优选在如图4中所示的那样通过焊接来形成连接第1部分401和第2部分402的第3部分403时，一边将保护构件冷却一边监视温度上升等，尽可能使热的影响不波及保护构件。通过像这样进行接合，从而即使是在将异种材料层叠的情况下，也能够抑制因两材料的热膨胀差而引起的层间的剥离。如果保护构件部分地剥离，则基材露出、或者保护构件的下层露出，根据情况在进行溅射时，有可能基材或保护构件的下层的构成材料会混入到所成膜的薄膜中。
58.保护构件的厚度优选为0.0001mm～1.0mm。此外，保护构件的宽度只要是能够覆盖形成于相邻的靶构件间的间隙的程度即可，没有特别限制，但如果考虑作业性等，则优选为5mm～20mm，更优选为10～20mm。
59.本发明的分割溅射靶可以在直流溅射法、高频溅射法的任一者中适用，但由于能
够抑制颗粒的产生，因此特别是在直流溅射法中是适宜的。
60.实施例
61.接下来，参照以下的实施例对本发明的实施方式进行具体说明，但本发明并不限于这些实施例。
62.<背板的准备>
63.作为背板，准备直径为110mm、厚度为6mm的铜制的板。
64.<靶构件的准备>
65.将in2o3、ga2o3及zno的各原料粉末按照以摩尔比计成为1：1：2的比率的方式称量并混合，利用球磨机进行20小时的混合处理。接着，按照相对于进行过混合处理的原料粉末的总量成为8质量％的方式添加作为粘合剂稀释至4质量％的聚乙烯醇水溶液并混合后，以500kgf/cm2的压力进行成型。之后，通过在大气中进行1450℃、8小时的烧成处理，得到板状的烧结体。将所得到的烧结体的两面利用平面磨削机进行研磨，制作直径为101mm、厚度为5mm的igzo靶构件。将所得到的圆形状的靶构件按照成为中心角为90度的圆弧的方式切断，分割成4片圆弧形状的构件。
66.<保护构件的准备>
67.准备厚度为0.3mm的铜板，通过在该铜板的一个表面喷镀zro2，制作上层由zro2形成、下层由cu形成的2层结构的保护构件1。
68.<实施例1>
69.关于如上述那样操作得到的保护构件1，准备1片宽度为20mm、长度为110mm的保护构件、2片宽度为20mm、长度为45mm的保护构件。接着，将这些3片保护构件按照成为图10中所示那样的十文字的方式进行配置，将较长的保护构件与较短的保护构件通过焊接来接合。此外，焊接使用可缩窄焊接宽度的焊接棒、并且一边监视保护构件的温度上升一边慎重地进行。
70.接着，将如上述那样操作而制成十文字形状的保护构件1如图11中所示的那样介由粘接剂贴合于背板的表面。
71.接着，如图12中所示的那样，在背板上介由包含in的低熔点软钎料(未图示出)来接合4片靶构件，制作分割溅射靶。此时，按照彼此的靶构件的间隙成为0.5mm的方式来配置各靶构件。
72.<实施例2>
73.作为保护构件，使用从保护构件1中按照成为图13中所示那样的十文字状的形状的方式切取出的构件，除此以外，与实施例1同样地操作，制作分割溅射靶。
74.<实施例3>
75.在保护构件1的制作中，在铜板的一个表面喷镀al2o3来代替喷镀zro2，除此以外，同样地操作来制作保护构件2。接着，除了使用保护构件2来代替保护构件1以外，与实施例1同样地操作来制作分割溅射靶。
76.<比较例1>
77.除了没有将较长的保护构件与较短的保护构件通过焊接来接合以外，与实施例1同样地操作来制作分割溅射靶。此外，此时的较长的保护构件与较短的保护构件的间隙为0.8mm。
78.<溅射评价试验>
79.对于如上述那样操作得到的各分割溅射靶，进行以下那样的溅射评价试验。
80.首先，使用溅射装置(ex
‑
3013m、真空机器工业株式会社制)在玻璃基板(eaglexg(注册商标)、corningincorporated制)上形成厚度为14μm的igzo薄膜。接着，从成膜后的玻璃基板上切取出相当于分割溅射靶的十文字的交叉部分的正上方部分。
81.对所切取出的玻璃基板表面的薄膜进行原子吸光分析，测定igzo薄膜中的cu的混入量。使用各分割溅射靶制成的igzo薄膜中的cu量如表1中所示的那样。
82.[表1]
[0083][0084]
如表1中所示的那样，在制成具有沿第1方向延伸的第1部分、沿与第1方向交叉的方向延伸的第2部分、和连接第1部分及第2部分的第3部分那样的保护构件的情况下(实施例1～3)，向igzo薄膜中的cu的混入量低于2质量ppm(原子吸光分析的检测限以下)。与此相对，在制成不具有连接第1部分及第2部分的第3部分的以往的保护构件的情况下(比较例1)，向igzo薄膜中的cu的混入量在交叉部分为15质量ppm。
[0085]
由以上的评价结果可知：根据本发明的分割溅射靶，能够有效地防止杂质混入到成膜的薄膜中。因而，可以说在形成大面积的薄膜时，本发明的分割溅射靶是有用的。
[0086]
符号的说明
[0087]
1分割溅射靶
[0088]
10基体(背板)
[0089]
20、20a、20b、20c、20d靶构件
[0090]
30间隙
[0091]
40保护构件
[0092]
50接合材
[0093]
401保护构件的第1部分
[0094]
402保护构件的第2部分
[0095]
403保护构件的第3部分
[0096]
401a第1部分的缺口
[0097]
402a第2部分的缺口。