专利名称：：溅射靶、溅射靶材及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及溅射靶、溅射靶材及其制造方法。更具体为，涉及能有效地减少电弧放电的溅射耙、适用于所述溅射靶的溅射靶材及它们的制造方法。
背景技术：
：人们知道，附着在溅射靶的靶材表面，尤其附着在用于溅射的面(溅射面)上的磨削粉等异物是溅射时产生电弧放电的原因。如果电弧放电经常发生，就会造成靶材的一部分溶融而向四面八方飞散，产生被称为溅沫(splash)的飞散沫附着在基板和已经成膜的膜上的现象，并成为造成成膜的合格率降低、成本高的主要原因之一。至今人们已尝试了多种去除附着在靶材溅射面上的磨削粉的方法。例如在靶材的溅射面上贴粘胶带后再剥去的方法和使用多重振荡超声波清洗靶材的方法(参照专利文献1)，以及向靶材喷射规定压力的水的方法(参照专利文献2)等。但是，从进一步提高成膜的合格率的观点看，通过这些方法而实现的抑制电弧;故电的效果还不充分，一直期望开发能更有效地减少电弧;改电发生的方法。可是，在使用磨削材的喷射处理中，有可能造成磨削材附着在靶材的'賊射面上，或者甚至造成微细的裂紋和损伤等损害，此外，在使輩巴材和蚀刻剂接触的蚀刻处理中，耙材的表面组成会发生变化，有可能对已经成膜的膜的物性产生影响。但是，金属靶材和合金靶材的表面的切削加工通常是通过铣刀和车床进行的。在这种情况下，由于切削时使用切削油等油分，因而在刚切削加工后的耙材表面上会残留切削油。因此，通常在切削加工后采取用有机溶剂纟寮拭靶材的表面等。专利文献l:日本特开平11-117062号专利文献2:日本特开2005-42169号
发明内容本发明的目的在于，提供能够更有效地减少电弧放电现象发生的溅射靶、适用于所述溅射靶的溅射靶材及其制造方法。本发明者发现了，经过用有机溶剂擦拭靶材表面的处理后，还残留在切削加工后的靶材表面上的微量油分是电弧放电发生的主要原因之一，如果将蒸汽接触于靶材表面来进行清洗，就能够有效地去除该油分并更有效地减少电弧放电的发生，因而完成了本发明。即，本发明涉及以下的事项。本发明所涉及的溅射靶材是在油分存在的情况下进行了切削加工的溅射靶材，其特征在于，附着在溅射前的靶材表面上的油膜厚度小于等于1.5nm。所述靶材优选为金属靶材或者合金靶材。而且，本发明所涉及的溅射靶，其特征在于，包括所述溅射靶材和背4十*反。法，其特征在于，具有使蒸汽接触靶材的表面，以清洗该靶材表面的清Z先工序,所述清洗工序优选为，将40°C以上温度的蒸汽与每100mmxl00mm的所述靶材表面接触3秒钟以上，从而清洗该耙材表面的工序。此外，所述蒸汽优选为，包含水、有机溶剂以及它们的混合物中的任何一种。并且，所述靶材优选为，在油分存在的情况下进行了切削加工的金属靶材或者合金靶材。本发明的溅射靶材，通过尽可能地去除附着在其表面上的油分，从而减少了油膜的厚度。因此，根据具有该溅射靶材的溅射靶，就能够更有效地减少溅射时的电弧放电的发生，其结果是能够抑制溅沫的发生，显著提高成膜的合格率。此外，根据本发明的溅射靶材的制造方法，即使是油分附着的靶材，也能够尽可能地去除该油分获得洁净的溅射靶材。而且，由于用于去除油分的清洗处理，只需将蒸汽短时间接触靶材表面即可，而不需要特别的设备，所以能够以低成本和高生产效率来制造高质量的溅射靶材。此外，根据本发明的溅射靶的制造方法，即使是在油分存在的情况下具有进行了切削加工的靶材的溅射靶，也能够尽可能地去除附着在该靶材表面的油分，因而能进一步减少电弧放电的发生，能够提供出色的賊射輩巴。而且，由于用于去除油分的清洗处理，只需将蒸汽短时间接触耙材表面即可，而不需要特别的设备，所以能够以低成本和高生产效率来制造高质量的溅射靶。图1为附着在靶材上的油膜厚度与电弧放电发生次数之间的关系示意图。具体实施例方式下面对本发明进行具体说明。首先对本发明的溅射靶材以及溅射靶进行说明，然后对本发明的賊射把材的制造方法以及溅射靶的制造方法进行说明。〈賊射耙材以及濺射耙>本发明的溅射靶材是在油分存在的情况下进行了切削加工的溅射靶材，其特征在于，附着在溅射前的靶材表面上的油膜厚度小于等于1.5nm。根据本发明者的见解，在油分存在的情况下通过铣刀和车床等进行了切削加工的溅射靶材的表面上，即使经过用有机溶剂的擦拭处理，也会残留微量的油分，该油分形成并附着了厚度为3.54.5nm程度的油膜。虽然通过尽可能地去除该油分，使油膜的厚度越薄，就越能够减少电弧放电的发生次数，但事实上难以使其厚度为0nm,从抑制溅沫的观点看，油膜的厚度通常为1.5nm以下，优选为l.Onm以下即可。此外，虽然没有特别限定油膜厚度的下限值，但会大于0nm。而且，在本发明中油膜的厚度是指，利用辉光放电发光分析(GDS)装置测定的碳的检测峰值位置(极大值)。在形成油膜的部分中，尤其成为问题的是实际被溅射的靶材的溅射面，优选将该溅射面的油膜厚度降低至上述数值以下。作为被实施了在油分存在的情况下进行了切削加工的靶材，包括金属靶材或者合金靶材。由于这些靶材是被铣刀和车床等进行切削加工的，因而在其表面上会残留油分，并形成油膜。作为金属靶材具体包括例如Mo、Al、Ti、Ta、Cr、W、Ni、Cu、Ag、Au、Pt、Fe、Co、Mg等。而且，作为合金靶材具体包括例如Al-Mg、Al-Ti、Ni-Fe、Ni國Cr、Fe-Co、Fe-Ta、Co-Cr、Co-Cr-Pt、Co-Zr、Co-Pt、Pt-Mn、Ir-Mn、Ti-W等。其中，由于Al靶材熔点低，比较容易产生溅沫，因此可以显著地表现本发明的效果。此外，本发明的溅射靶，除了上述靶材，还包括作为冷却板的背衬板，进而根据需要也可具有焊接材层。背衬板可以使用通常溅射靶的背衬板，但从导热性良好的观点出发，可使用铜制和铜合金制的背衬板。另外，其形状也可以是已知的形状，并无特殊限制。焊接材可以根据靶材和背衬板的组合，能够从已知的焊接材中进行适当选择并根据需要使用。作为焊接材，具体包括被称为In焊锡的焊接材，例如In-Sn、In-Pb、In-Ag、In-Zn等In系合金、In。其中，因操作性好而广泛利用In，因此优选In。另外，利用具有以下特定清洗工序的溅射靶材的制造方法以及溅射耙的制造方法，可适合制造上述的賊射靶材以及溅射耙。〈賊射靶材的制造方法、溅射靶的制造方法〉本发明的溅射靶材的制造方法以及溅射靶的制造方法，其特征在于，具有使蒸汽接触靶材的表面，以清洗该靶材表面的清洗工序。除了该清洗工序以外的工序，可以釆用与已知的溅射靶材或者溅射靶的制造方法以及制造条件相同的工序，对其没有特殊限制。具体而言，例如能够通过空气溶解或者真空溶解原料后，进行铸造、塑性加工之后，再进行机械研磨的真空溶解法；将原料粉末通过HP法(热压法)、HIP法(热等静压法)或者CIP法(冷等静压法)等成形后，再进行烧结、塑性加工的粉末冶金法；以及将原料熔融，通过喷射成形制备了预制体之后，再进行塑性加工、机械研磨的方法等，从而制造耙材。上述清洗工序，对利用这些已知方法所制造的各种靶材进行清洗。更具体而言，作为上述耙材包括ITO(Indium-TinOxide)等金属氧化物靶材、金属靶材或者合金靶材等。另外，金属靶材、合金靶材的具体例是如上所述的例子。在这些靶材中，如果是在油分存在的情况下进行了切削加工的靶材，则可以更明确地发挥本发明的效果，所以优选该靶材。从这一观点来说，优选使用一般在油分存在的情况下常进行切削加工的金属靶材或者合金靶材。并且，即使在金属靶材当中，也由于A1靶材熔点低且比较容易产生溅沫，因而容易显著发挥本发明的效果，适合应用于本发明。序中，通过使蒸汽接触任意一种的靶材表面，从而清洗该靶材表面。因此，本发明的溅射靶材的制造方法以及溅射靶的制造方法，也具有可以作为现有的靶材或者溅射靶的清洗方法的一面。在上述清洗工序中使用的蒸汽，可以通过已知的方法产生，对其方法并无特殊限制。例如包括在容器内填充作为蒸汽原料的液体，在加压、常压或者减压的任意一种状态下，通过常规的方法进行加热，从而产生蒸汽的方法等。而且作为蒸汽原料的液体，要求在以蒸汽的状态与靶材接触之后，除了能够从靶材快速去除之外，还具备易于操作，从该观点看，优选含有水、有机溶剂以及它们的混合物中的任意一种。其中，从自身能够溶解油分，并能期待提高油分的去除效率的观点看，更优选含有有机溶剂的液体，如果考虑安全性和操作的容易性，则更优选有才几溶剂和水的混合溶液，尤其优选水溶性的有机溶剂和水的混合;:容液。水优选使用经过蒸馏水、离子交换水、精制水等精制工序的水。作为有机溶剂包括乙醇、丙醇、异丙醇等碳原子数为2~5的低级醇、丙酮、醋酸乙酯等水溶性的有机溶剂；曱苯、己烷、石油醚、乙二醇等非水溶性的有机溶剂。有机溶剂和水的混合比例，根据使用的有机溶剂而有所不同，但要设成爆炸下限以下的混合溶液。例如在采用乙醇作为有机溶剂的情况下，通常可以设成1~4.3vol%的水溶液。对产生的蒸汽向靶材表面喷射时的压力没有特殊限制，兼顾与被清洗物的靶材表面的距离，可适当采用能够达到以下的蒸汽温度的已知方法。到达被清洗物的靶材表面时的蒸汽温度，通常可为室温(25°C)以上，但从加热油分以提高其去除效果，并进一步减少油膜的厚度，有效抑制电弧放电发生的观点看，优选为40。C以上，更优选为60。C以上，最优选为70。C以上。对到达被清洗物的靶材表面时的蒸汽温度的上限没有特殊限制，如果考虑油分的去除效率则高温较好。可是，如果考虑油分的去除效率和成本之间的均tf,则通常为90。C以下。而且该蒸汽的到达温度，是预先通过温度计测量从蒸汽喷射口到达每个规定距离的地点的蒸汽温度而求出的。对被清洗物的靶材表面和蒸汽的喷射口之间的距离没有特殊限制，能够达到上述的蒸汽温度的距离即可，通常为20mm200mm左右。并且，本发明优选为，将上述温度的蒸汽与每100mmxl00mm的上述靶材表面一般持续接触3秒以上，优选使其持续接触6秒以上。对使蒸汽持续接触的时间没有上限，但如果考虑到油分的去除效率和工作效率之间的平衡，通常为60秒以下就足够了。此外，从生产效率的观点出发优选为，在上述清洗工序之后设置干燥工序，将被蒸汽冷却而凝结的液滴从靶材表面上积极地去除。在干燥工序中的干燥方法及其条件，可以根据已知的方法以及条件，并没有特殊限制。优选使用，例如将室温或者加热后的压缩空气吹向已经过清洗工序的靶材的鼓风机、干燥机等。而且，在本发明的賊射耙的制造方法中，在将靶材与背衬板接合前后的任一时间可以进行上述清洗工序(在设置干燥工序的情况下为清洗工序和干燥工序)。其中，在接合后进行清洗工序时，因能够防止在靶材和背衬板的接合工序中，新的油分和灰尘等附着在清洗后的靶材表面上，故而优选。对于靶材和背村板的接合方法，可适当采用已知的方法。背衬板可以采用通常的濺射靶的背衬板，但从导热性良好的观点出发，可使用铜制和铜合金制的背衬板。并且，其形状也可以是已知的形状，并没有特殊限制。对于靶材和背衬板的接合没有特殊限制，但从成本和生产性的观点出发，优选使用通过In焊锡等焊接材进行接合的方法。具体而言，通过将切削加工前或者切削加工后的靶材加热至In焊锡的熔点以上的温度，并在保持该温度的状态下，将熔融的In焊锡涂覆在该靶材上的与背衬板的接合面上，然后与背衬板贴合，一边加压一边放置冷却至室温等方法，从而能够接合靶材和背衬板。下面，依据实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明并不仅限于这些实施例。实施例将进行了铣刀加工的Al靶材(5N(99.999%)、590x730x8tmm、Al耙；住友化学4朱式会社制造)切成c])152.4mmx8mm大小之后，在其賊射面上涂覆了切削油。向蒸汽发生喷射装置(东芝蒸汽清洗机JQ-25;日本电产芝浦抹式会社制造)供给离子交换水，使其产生蒸汽，并向该装置安装附属品的喷枪(蒸汽软管2mm整体式)和喷嘴头，以表1所记载的条件，从该喷嘴头向上述A1靶材的溅射面上喷射所生成的蒸汽，进行了清洗。之后，利用气枪(3kgf/cm2)从20cm的距离向靶材吹空气，去除了輩巴材表面的液滴。接着，将该靶材在80。C干燥了4小时。然后利用辉光放电发光分析(GDS)装置(JY-5000RF;堀场制作所制造)，对残留在干燥后的上述Al靶材的溅射面上的油膜厚度进行了测量。此外，以与上述同样的方法以及条件，准备了与4吏用GDS的Al靶材不同的Al靶材，将该Al靶材通过In焊锡与铜制背衬板接合，从而制成了溅射靶。利用该溅射靶，在以下的溅射条件进行溅射，通过使用p电弧放电监视器(LANDMARKTECHNOLOGY公司制造)，以电弧检测电压100V、大中电弧能量界线50mJ、中小电弧能量界线10mJ的条件，评价了从开始溅射30分钟内的电弧放电的发生次数。其结果如表l所示。〈溅射条件〉装置直流磁控溅射装置、排气系统、低温泵、回转泵可达真空度4xlO-4Pa賊射压力0.5Pa接通电力2kW[实施例8~9]除了向蒸汽发生喷射装置供给3vol。/。的乙醇水溶液，以表1所示的条件向靶材的賊射面喷射产生的蒸汽之外，进行与实施例1~7相同的操作，并进行了相同的评价。其结果如表1所示。除了以表1所示的条件向靶材的溅射面喷射蒸汽之外，进行与实施例17相同的清洗，并进行了相同的评价。其结果如表1所示。除了在Al耙材的濺射面上涂覆切削油之后，不喷射蒸汽，而利用甲苯擦拭靶材之外，进行与实施例1~7相同的操作，并进行了相同的评价。其结果如表1所示。除了在Al靶材的溅射面上涂覆切削油之后，不喷射蒸汽，而以30MPa的压力将15。C的离子交换水向靶材的溅射面喷射60秒钟之外，进行与实施例1-7相同的操作，并进行了相同的评价。其结果如表1所示。除了在Al靶材的溅射面上涂覆切削油之后，不喷射蒸汽，而以3OMPa的压力将15°C的离子交换水从50mm的距离向靶材的溅射面喷射之外，进行与实施例17相同的操作，并进行了相同的评价。其结果如表1所示。除了在Al耙材的賊射面上涂覆切削油之后，不喷射蒸汽，而通过利用离子交换水的超声波清洗机(UT-205S;夏普公司制造，最大输出功率200W),并将输出水平设定为80%,以35kHz进行了30分钟的超声波清洗处理之外，进行与实施例1~7相同的操作，并进行了相同的评价。其结果如表1所示。除了在Al靶材的溅射面上涂覆切削油之后，不喷射蒸汽，而通过利用了99.5vol%乙醇水溶液的超声波清洗机(UT-205S;夏普公司制，最大输出功率200W)，并将输出水平设定为80%,以35kHz对靶材进行了10分钟的超声波清洗处理之外，进行与实施例1~7相同的操作，并进行了相同的评价。其结果如表1所示。除了在Al靶材的溅射面上涂覆切削油之后，不喷射蒸汽，而通过利用了99.5vol%乙醇水溶液的超声波清洗机(UT-205S;夏普公司制，最大输出功率200W),并将输出水平设定为80%，以35kHz对靶材进行了5分钟的超声波清洗处理之外，进行与实施例17相同的操作，并进行了相同的评价。其结果如表1所示。[表l]<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>*表1中，纯水是指离子交换水，各蒸汽清洗的时间是指每100mmxl00mm靶材的接触时间，温度是指蒸汽的到达温度。根据表l可以明确，在向靶材喷射蒸汽进行清洗的情况下，油分的去除效果均高于比较例1的曱苯擦拭清洗。此外，通过实施例19可看出，若蒸汽的到达温度为4(TC以上，并且蒸汽中含有有机溶剂时，则油分的去除效果更高，可显著提高抑制电弧放电发生的效果。另一方面，可看出在比较例2的利用了离子交换水的流水清洗以及比较例3的高压水清洗中，尽管进行了60秒钟的处理，可是油分的去除效果4交^氐，不能有效地抑制电弧放电。此外，在比较例4~6的超声波清洗中，虽然油分的去除效果以及电弧放电发生的抑制效果被认可，但同蒸汽清洗相比，其处理时间要长510分钟，生产效率较低。而且，进行超声波处理需要浸渍靶材的槽，难以对大型的靶材进行清洗，此外，在使用有机溶剂的情况下，由于需要向槽供给大量的有机溶剂，而从安全以及环境的观点来看都不优选。对此，蒸汽清洗只要使蒸汽短时间接触靶材表面即可，具有生产效率出色，并且具有在使用有机溶剂的情况下少量即可的优点。并且，根据表l所示的数据，将附着在靶材上的油膜厚度与电弧放电发生次数作为两轴并调查其关系，如图1所示，两者之间具有明显的相关性。权利要求1、一种溅射靶材，是在油分存在的情况下进行了切削加工的溅射靶材，其特征在于，附着在溅射前的该靶材表面上的油膜厚度小于等于1.5nm。2、如权利要求1所述的溅射靶材，其特征在于，所述靶材为金属靶材或者合金靶材。3、一种溅射耙，其特征在于，具有权利要求1或2所述的溅射靶材以及背衬;tl。4、一种'践射把材的制造方法，其特征在于，具有将蒸汽接触于靶材的表面而清洗该耙材表面的清洗工序。5、如权利要求4所述的溅射靶材的制造方法，其特征在于，所述清洗工序为，将40°C以上温度的蒸汽与每100mmxl00mm的所述靶材表面接触3秒钟以上，从而清洗该耙材表面的工序。6、如权利要求4或5所述的溅射靶材的制造方法，其特征在于，所述蒸汽包含水、有机溶剂以及它们的混合物中的任何一种。7、如权利要求4或5所述的溅射靶材的制造方法，其特征在于，所述靶材是在油分存在的情况下进行了切削加工的金属靶材或者合金靶材。8、如权利要求6所述的溅射靶材的制造方法，其特征在于，所述靶材是在油分存在的情况下进行了切削加工的金属靶材或者合金輩巴材。9、一种賊射耙的制造方法，其特征在于，具有将蒸汽接触于靶材的表面而清洗该耙材表面的清洗工序。10、如权利要求9所述的賊射靶的制造方法，其特征在于，所述清洗工序为，将40°C以上温度的蒸汽与每1OOmmx100mm的所述靶材表面接触3秒钟以上，从而清洗该把材表面的工序。11、如权利要求9或IO所述的溅射靶的制造方法，其特征在于，所述蒸汽包含水、有机溶剂以及它们的混合物中的任何一种。12、如权利要求9或IO所述的溅射靶的制造方法，其特征在于，所述靶材是在油分存在的情况下进行了切削加工的金属靶材或者合金把材。13、如权利要求11所述的溅射靶的制造方法，其特征在于，所述靶材是在油分存在的情况下进行了切削加工的金属靶材或者合金靶材。全文摘要本发明的目的在于，提供能够更有效地减少电弧放电发生的溅射靶、适用于所述溅射靶的溅射靶材及其制造方法。溅射靶材是在油分存在的情况下进行了切削加工的溅射靶材，其特征在于，附着在溅射前的该靶材表面上的油膜厚度为1.5nm以下。溅射靶的特征在于，包括所述溅射靶材和背衬板。溅射靶材的制造方法以及溅射靶的制造方法的特征在于，具有使蒸汽接触靶材的表面，从而清洗该靶材表面的清洗工序。文档编号C23C14/34GK101360844SQ20068005102公开日2009年2月4日申请日期2006年10月18日优先权日2006年2月6日发明者小岛丰,松前和男,葛城成吾申请人:三井金属矿业株式会社