专利名称：背衬板、靶组件和溅射靶的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种与接合材料(钎焊材料)的粘附性较高的背衬板、靶组件和溅射靶。
背景技术：
作为在基板上形成薄膜的技术，已知有溅射法。溅射靶由于在等离子体中的离子的溅射作用下升温，因此在接合到冷却用的背衬板上的状态下使用。在将靶接合于背衬板上，广泛采用钎焊。溅射靶要求承受成膜时的温度上升或热应力、释放气体较少等。特别是，靶的耐热特性对靶与背衬板要求较高的粘附性。因此，对于靶以及背衬板要求与钎焊材料的充分润湿性，以往，作为靶以及背衬板的各个接合面的表面处理，进行利用电镀、蒸镀、焊剂的金属化处理(例如参照专利文献I)。专利文献1:日本特开2006-25710号公报然而，利用电镀、蒸镀、焊剂的金属化处理由于是使用金属化层涂覆母材表面的处理，因此与母材的粘附性较弱，存在剥离问题。另外，利用电镀或焊剂涂覆的金属化处理在废液处理上需要成本，同时环境负荷较大。并且，焊剂存在释放气体的问题，难以形成高质
量的薄膜。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种与接合材料的粘附性优异的背衬板、靶组件以及溅射靶。为了实现上述目的，本发明的一个实施方式提供一种背衬板，包括:背衬板主体和粘附层。上述背衬板主体具有与溅射靶相对的第一表面，由第一金属材料形成。上述粘附层具有涂覆有由铟、锡或它们的合金形成的接合材料的第二表面，包含有对上述接合材料的润湿性比上述第一金属材料高的第二金属材料，形成在上述第一表面上。另外，本发明的一个实施方式提供一种靶组件，包括:溅射靶、背衬板主体、接合层和粘附层。上述背衬板主体具有与上述靶相对的第一表面，由第一金属材料形成。上述接合层设置在上述靶与上述第一表面之间，由接合材料形成。上述粘附层具有涂覆有上述接合材料的第二表面，包含有对上述接合材料的润湿性比上述第一金属材料高的第二金属材料，形成在上述第一表面上。另外，本发明的一个实施方式提供 一种溅射靶，包括:靶主体和金属化层。上述靶主体具有涂覆有由铟、锡或它们的合金形成的接合材料的接合面，由第一金属材料形成。
上述金属化层形成在上述接合面上，由上述第一金属材料与对上述接合材料的润湿性比上述第一金属材料高的第二金属材料的合金相构成。
图1是示意性示出了本发明的一个实施方式涉及的靶组件结构的剖视图；图2是示意性示出了本发明的一个实施方式的背衬板结构的剖视图；图3是示意性示出了本发明的一个实施方式涉及的背衬板结构的变形例的剖视图；图4是对本发明的一个实施方式涉及的背衬板的制造方法进行说明的示意图；图5是示意性示出了本发明的一个实施方式涉及的靶结构的剖视图；图6是示意性示出了本发明的另一实施方式涉及的靶组件结构的剖视图；图7是示意性示出了本发明的另一实施方式涉及的背衬板结构的分解剖视图；图8是示意性示出了本发明的另一实施方式涉及的背衬板的变形例的剖视图；图9是对本发明的另一实施方式涉及的背衬板的制造方法进行说明的示意图；图10是表示本发明的另一实施方式涉及的背衬板的变形例的图，(A)为俯视图，(B)为侧视图；图11是表示本发明的另 一实施方式涉及的背衬板的另一变形例的图，(A)为俯视图，(B)为侧视图。
具体实施例方式本发明的一个实施方式涉及的背衬板包括:背衬板主体和粘附层。上述背衬板主体具有与溅射靶相对的第一表面，由第一金属材料形成。上述粘附层具有涂覆有由铟、锡或它们的合金形成的接合材料的第二表面，包含有对上述接合材料的润湿性比上述第一金属材料高的第二金属材料，形成在上述第一表面上。 在上述背衬板中，粘附层由对接合材料的润湿性比背衬板主体的构成材料高的材料形成，因此在与接合材料之间能够获得较高的粘附性。上述粘附层也可以由上述第一金属材料与上述第二金属材料的合金相构成的金属化层形成。由此,能够使金属化层与背衬板主体的第一表面一体化，并能够防止金属化层从该第一表面剥离。另外，上述合金相由于包含有对接合材料的润湿性较高的金属材料，因此能够提高与接合层的粘附性。形成背衬板的金属化层的第一金属材料以及第二金属材料均无特别限定，能够任意选择。例如，作为第一金属材料，可举出:铜、铝、钛、钥或它们的合金或不锈钢等，作为第二金属材料，可举出:铜、镍、铝、锡、铟、金、银或它们的合金。其中，例如可使用第一金属材料为钥或其合金，第二金属材料为镍或其合金的组合。上述金属化层的形成方法也无特别限定，例如能够通过放电处理形成金属化层。由此，能够容易地形成金属化层。上述粘附层由上述第二金属材料形成且接合于上述第一表面的金属板形成。
上述金属板通过接合于背衬板主体的第一表面，从而构成背衬板主体的金属化层。上述金属板由对接合材料的润湿性比背衬板主体的构成材料高的材料形成，因此在与接合材料之间能够获得较高的粘附性。另外，金属板一体地接合于背衬板主体上，因此对于背衬板主体能够获得较高的剥离强度。金属板与背衬板主体的接合方法无特别限定，例如，可适用爆炸焊接、扩散接合或钎焊等。由此，能够避免废液处理或释放气体产生的问题。形成背衬板主体的第一金属材料以及形成金属板的第二金属材料均无特别限定，能够任意选择。例如，作为第一金属材料，使用Ti (钛)、Ti合金或不锈钢，作为第二金属材料，使用Cu (铜)、Ni (镍)、Al (铝)或它们的合金。以T1、Ti合金或不锈钢为基材的背衬板由于杨氏模量较大、强度高，因此由于水压而导致的膨胀较少。因此，对于例如烧结靶那样的高脆性靶使用这种背衬板。由于Ti以及Ti合金热膨胀系数较小，因此以这些材料为基材的背衬板例如用于ITO(铟锡氧化物)、GZO (掺杂镓的氧化锌)等低热膨胀靶。由于T1、Ti合金以及不锈钢等与In (铟)或Sn (锡)等接合材料的润湿性较低，因此通过将由Gu、N1、Al等形成的金属板形成在接合面上，从而能够确保与上述接合材料的良好粘附性。上述金属板也可以分割成多个分割片而接合于上述第一表面上。由此，能够抑制由于背衬板主体与金属板之间的热膨胀系数之差引起的背衬板的翘曲或变形。本发明的另一实施方式涉及的靶组件具备:溅射靶、背衬板主体、接合层和粘附层。上述背衬板主体具有与上述靶相对的第一表面，由第一金属材料形成。上述接合层设置在上述靶与上`述第一表面之间，由接合材料形成。上述粘附层具有涂覆有上述接合材料的第二表面，包含有对上述接合材料的润湿性比上述第一金属材料高的第二金属材料，形成在上述第一表面上。在上述靶组件中，粘附层由对接合材料的润湿性比背衬板主体的构成材料高的材料形成。因此，在与接合材料之间能够获得较高的粘附性。本发明的一个实施方式涉及的溅射靶包括:靶主体和金属化层。上述靶主体具有涂覆有由铟、锡或它们的合金形成的接合材料的接合面，由第一金属材料形成。上述金属化层形成在上述接合面上，由上述第一金属材料与对上述接合材料的润湿性比上述第一金属材料高的第二金属材料的合金相构成。上述金属化层由上述第一金属材料以及上述第二金属材料的合金相构成。由此，能够使金属化层与靶主体的接合面一体化，并能够防止金属化层从接合面剥离。另外，上述合金相包含有对接合材料的润湿性较高的金属材料，因此能够提高与接合材料之间的粘附性。形成祀的金属化层的第一金属材料以及第二金属材料均无特别限定，能够任意选择。例如，作为第一金属材料，可举出:铜、铝、钛、钥或它们的合金或不锈钢等，作为第二金属材料，可举出:铜、镍、铝、锡、铟、金、银或它们的合金。其中，例如可使用第一金属材料为钥或其合金，第二金属材料为镍或其合金的组合。下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
<第一实施方式>[靶组件]图1是示意性示出了本发明的一个实施方式涉及的靶组件的剖视图。本实施方式的靶组件10具有:背衬板1、靶2和接合层3。接合层3是接合背衬板I与靶2的接合材料，例如由In、Sn或它们的合金构成的钎焊材料形成。靶组件10设置在未图示的溅射装置上。背衬板I连接于直流、交流或RF电源。靶2与真空腔内的基板的表面以规定的间隔相对配置。靶组件10例如具有利用冷却水的冷却结构，通过对背衬板I进行水冷，从而防止溅射时靶2过度升温、由于接合层3的熔融导致靶2剥离等。靶组件10通过与未图示的磁铁单元，从而构成为磁控式溅射阴极。[背衬板]图2是背衬板I的剖视图。背衬板I具有:金属制的背衬板主体11和金属化层12 (第一金属化层)。背衬板主体11具有接合面11a。接合面Ila经由接合层3接合于靶2。形成背衬板主体11的金属材料(第一金属材料)可使用各种金属材料,例如,可举出:Cu、Al、T1、Mo或它们的合金或不锈钢等。背衬板主体11在内部具有冷却水的循环通路，虽然未图示。背衬板主体11并不限于内部具有上述循环通路的结构，也可以是接合面Ila的相反侧的面为与冷却水接触的冷却面。另外，背衬板主体11并不限于形成为简单的板状的示例，例如也可以是图3所示的那样的被称为所谓的帽型的剖面形状。金属化层12形成在接合面Ila上。金属化层12由构成背衬板主体11的母材(第一金属材料)与对构成接合层3的接合材料(In、Sn等)的润湿性比该金属材料高的金属化金属(第二金属材料)的合金相形成。金属化层12起粘附层的作用，该粘附层提高背衬板主体11与接合层3之间的粘附性。作为对In、Sn等接合材料的润湿性较高的金属材料,可举出:Cu、N1、Al、Sn、In、Au、Ag或它们的合金，可根据构成背衬板11的金属材料种类适当选定。在本实施方式中，背衬板主体11由Mo构成，金属化金属使用Ni。
图4是对金属化层12的形成方法进行说明的示意图。金属化层12由放电处理形成。如图4所不,放电用的电极棒15以规定间隙与接合面Ila相对配置。电极棒15由金属化金属(本例中为Ni)形成。在对接合面Ila进行金属化处理时，通过在电极棒15与背衬板主体11之间施加规定电压，从而使电极棒15的顶端与接合面Ila之间产生放电。由此，形成接合面Ila的母材(Mo)被从电极棒15飞散的Ni颗粒合金化。电极棒15在接合面Ila上移动，由此，在接合面Ila的整个表面上形成金属化层12。接合面Ila的金属化处理条件无特别限定，例如作为电源，能够使用电压150V、电容器电容40 μ F的脉冲电源，或电压100V、电容器电容IOyF的脉冲电源。金属化层12的厚度无特别限定，只要是能够使接合面Ila的表层金属化的厚度即可。金属化层12与背衬板主体11的接合面Ila—体地形成，因此防止金属化层12从接合面Ila剥离。另外，构成金属化层12的合金相包含对接合材料的润湿性较高的金属材料(金属化金属)，因此能够提高与接合材料之间的粘附性。
[溅射靶]图5为靶2的剖视图。靶2具有金属制的靶主体21与金属化层22 (第二金属化层)。靶主体21具有接合面21a。接合面21a经由接合层3接合于背衬板I。形成靶主体21的金属材料(第一金属材料)可使用各种金属材料，例如，可举出:Cu、Al、T1、Mo或它们的合金或不锈钢等。靶主体21也可以是原料金属的铸造体，也可以是原料粉末的烧结体。靶主体21可分别调整为适合溅射用途的大小、厚度、形状、组织。金属化层22形成在接合面21a上。金属化层22由构成靶主体21的母材(第一金属材料)与对构成接合层3的接合材料(In、Sn等)的润湿性比该金属材料高的金属化金属(第二金属材料)的合金相形成。金属化层22起粘附层的作用，该粘附层提高背衬板主体11与接合层3之间的粘附性。作为金属化金属,可举出:Cu、N1、Al、Sn、In、Au、Ag或它们的合金,可根据构成革巴主体21的金属材料的种类适当选定。在本实施方式中,靶主体21由Mo构成，金属化金属使用Ni。金属化层22通过与金属化层12形成在上述背衬板主体11的接合面Ila上的方法相同的放电处理形成。 金属化层22与靶主体21的接合面21a —体地形成，因此防止金属化层22从接合面21a剥离。另外，构成金属化层22的合金相包含对接合材料的润湿性较高的金属材料(金属化金属)，因此能够提高与接合材料之间的粘附性。如上构成的背衬板I以及靶2在使各个接合面lla、21a彼此相对的状态下，经由熔融状态的接合材料贴合。此时，在各个接合面lla、21a上形成有金属化层12、22，因此在接合面的整个区域上确保与接合材料的良好润湿性。因此，通过固化接合材料形成的接合层3对于背衬板I以及靶2双方都能够获得良好的粘附性。另外，根据本实施方式，由于金属化层12、22通过放电处理形成，因此与电镀或焊剂处理不同，不需要废液处理，因此环境负荷较小。另外，利用放电处理进行的金属化也不存在释放气体的问题，由此，能够形成高品质的溅射膜。<第二实施方式>[靶组件]图6是示意性示出了本发明的另一实施方式的靶组件的剖视图。本实施方式的靶组件30具有:背衬板31、靶32和接合层33。接合层33是接合背衬板31与靶32的接合材料，例如由In、Sn或它们的合金构成的钎焊材料形成。靶组件30设置在未图示的溅射装置上。背衬板31连接于直流、交流或RF电源，靶32与真空腔内的基板表面以规定的间隔相对配置。靶组件30例如具有利用冷却水的冷却结构，通过对背衬板31进行水冷，防止溅射时靶32过度升温、由于接合层33的熔融的导致靶剥离等。靶组件30通过与未图示的磁铁单元相组合，从而构成磁控式溅射阴极。[背衬板]图7是背衬板31的分解剖视图。背衬板31具有金属制的背衬板主体311与金属板312的层叠结构。
背衬板主体311具有接合面311a(第一表面)。接合面311a经由接合层33接合于靶32。形成背衬板主体311的金属材料(第一金属材料)可使用各种金属材料，例如，可举出:Cu、Al、T1、Mo或它们的合金或不锈钢等。在本实施方式中，背衬板主体11由T1、Ti合金或不锈钢形成。T1、Ti合金以及不锈钢的杨氏模量大，强度高。因此以T1、Ti合金或不锈钢为基材的背衬板由于水压导致的膨胀较少。因此，例如对于烧结靶那样的高脆性靶使用这种背衬板。另外，由于Ti以及Ti合金的热膨胀系数较小，因此以这些材料作为基材的背衬板例如用于ITO (铟锡氧化物)、GZO (掺杂镓的氧化锌)等热膨胀较小的靶。背衬板主体311在内部具有冷却水的循环通路。背衬板主体311并不限于内部具有上述循环通路的结构，也可以是接合面311a的相反侧的面为与冷却水接触的冷却面。另夕卜，背衬板主体311并不限于形成简单的板状的示例，例如也可以是图8所示那样的被称为所谓帽型的剖面形状。金属板312具有接合面312a (第二表面)。接合面312a形成为与背衬板主体311相对的一面相反的面。接合面312a上涂覆有构成接合层33的接合材料。金属板312通过接合于接合面311a从而构成背衬板主体311的金属化层。金属板312由构成背衬板主体311的金属基材(第一金属材料)与对构成接合层33的接合材料(In、Sn等)的润湿性比该金属材料高的金属化金属(第二金属材料)构成。金属板312起粘附层的作用，该粘附层提高背衬板主体311与接合层33之间的粘附性。金属板312的厚度无特别限定，例如为0.1mm以上1.0mm以下。作为对In、Sn等接合材料的润湿性较高的金属材料,可举出:Cu、N1、Al、Sn、In、Au、Ag或它们的合金，可根据构成背衬板主体11的金属材料种类适当选定。在本实施方式中，由Cu、N1、Al 或它们的合金形成金属板312。在本实施方式中，背衬板主体311的构成材料使用T1、Ti合金或不锈钢。T1、Ti合金、不锈钢等与In或Sn等接合材料之间的润湿性较低，因此通过将由Cu、N1、Al等形成的金属板312形成在接合面311a上，从而能够确保与接合材料的良好粘附性。金属板与背衬板主体的接合方法无特别限定，在本实施方式中采用爆炸焊接法。爆炸焊接法是一种将火药爆炸时产生的极短时间内的高能量用于金属间的接合的方法，也被称为爆炸熔接或爆炸压接。图9是对利用爆炸焊接得到的背衬板主体311与金属板312的接合方法进行说明的示意图。如图9(A)所示，金属板312与背衬板主体311的接合面311a相对配置。在金属板312的背面侧(图中上表面侧)上经由缓冲材料341设有火药层342，在火药层342的一端(图中左端)安装有雷管343。并且，如图9(B)所示，通过引爆雷管343来使火药层342朝图中右方依次爆炸。金属板312成规定角度与接合面311a碰撞，利用从碰撞点产生的金属喷流除去金属表面的氧化膜等。这样，从碰撞点依次将金属板312与接合面311a以清洁的表面相互接合。在背衬板主体311与金属板312的接合工序中，除了上述以外，还可以采用摩擦接合法或扩散接合法等其他固相接合法，也可以采用使用钎焊材料的钎焊焊接法。[靶]靶32也可以是原料金属的铸造体，也可以是原料粉末的烧结体。在本实施方式中，靶32由ΙΤ0、GZO等透明导电性氧化物构成的烧结体形成。靶32分别调整为适合溅射用途的大小、厚度、形状、组织。如上构成的背衬板31以及靶32在使各个接合面互相相对的状态下，经由熔融状态的接合材料贴合。此时，背衬板31侧的接合面由对接合材料的润湿性比背衬板主体311的构成材料高的金属板312覆盖，因此在接合面312a的整个区域内确保与接合材料的良好的润湿性。接合层33通过使接合材料硬化而形成。这样，根据本实施方式，能够获得背衬板31与接合层33之间的良好的粘附性。另夕卜，金属板312 —体地接合在背衬板主体311上，因此对于背衬板主体311能够获得较高的剥离强度。另外，根据本实施方式，由于形成金属化层的金属板312与背衬板主体311—体地接合，因此与电镀或焊剂处理不同，不需要废液处理，并且环境负荷也较小。另外，也不存在释放气体的问题，因此能够形成高质量的溅射膜。另外，根据本实施方式，由于背衬板主体311由热膨胀系数较小的Ti形成，因此由于加热导致的翘曲或变形较少。因此，靶32即使为ITO烧结体那样的高脆性材料，也能够稳定地保持靶32不会产生开裂或断裂。根据本发明人的试算，在宽200mm、长3000mm、厚16mm的板状背衬板上接合宽200mm、长2700mm、厚8mm的ITO祀而得到的祀组件中，在Cu制背衬板的祀的翅曲量为4.3mm的情况下，Ti制背衬板的靶的翘曲量能够减少到1.0mm。以上，针对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此，基于本发明的技术思想也能够实施各种变形。例如在以上实施方式中，背衬板以及靶分别由同种金属材料形成，但并不限定于此，也可以分别由不同种类的 金属材料形成。另外，构成金属化层12、22的合金相并不仅限于母材与金属化金属的合金，也可以是其混合相、化合物相，也可以是金属化金属单相。另外，金属板312接合于背衬板主体311的接合面311a的整个区域内，但并不限定于此，如图10所示，金属板312也可以接合于接合面311a的一部分区域内。另外，如图11所示，金属板312也可以分割为多个分割片121而接合于接合面311a。由此，能够抑制由于背衬板主体311与金属板312的热膨胀系数之差引起的背衬板翘曲或变形。各分割片121的形状及大小也可相同，也可不同。分割片121的配置间隔无特别限定，例如为Imm以下。由此，可防止由于热膨胀率差引起的背衬板31的翘曲或变形，同时确保与接合层33之间的高粘附性。符号说明1、31...背衬板2、32...革巴3 > 33...接合层10、30...靶组件11,311...背衬板主体lla、21a、311a...接合面12,22...金属化层21...靶主体
312...金属板
权利要求
1.一种背衬板，包括: 背衬板主体，具有与溅射靶相对的第一表面，由第一金属材料形成；以及 粘附层，具有涂覆有由铟、锡或它们的合金形成的接合材料的第二表面，包含有对所述接合材料的润湿性比所述第一金属材料高的第二金属材料，形成在所述第一表面上。
2.根据权利要求1所述的背衬板，其中，所述粘附层由所述第一金属材料与所述第二金属材料的合金相构成的金属化层形成。
3.根据权利要求2所述的背衬板，其中，所述金属化层通过放电处理形成。
4.根据权利要求2或3所述的背衬板，其中，所述第一金属材料为钥或钥合金，所述第二金属材料为镍或镍合金。
5.根据权利要求1所述的背衬板，其中，所述粘附层由所述第二金属材料形成且接合于所述第一表面的金属板形成。
6.根据权利要求5所述的背衬板，其中，所述金属板通过爆炸焊接、扩散接合或钎焊而接合于所述第一表面。
7.根据权利要求5或6所述的背衬板，其中，所述第一金属材料为钛、钛合金或不锈钢，所述第二金属材料为铜、镍、铝或它们的合金。
8.根据权利要求5 7中任一项所述的背衬板,其中,所述金属板分割成多个分割片而接合于所述第一表面。
9.一种靶组件，包括 : 溅射靶； 背衬板主体，具有与所述靶相对的第一表面，由第一金属材料形成； 接合层，设置在所述靶与所述第一表面之间，由接合材料形成；以及 粘附层，具有涂覆有所述接合材料的第二表面，包含有对所述接合材料的润湿性比所述第一金属材料高的第二金属材料，形成在所述第一表面上。
10.根据权利要求9所述的靶组件，其中，所述粘附层由所述第一金属材料与所述第二金属材料的合金相构成的金属化层形成。
11.根据权利要求9或10所述的靶组件，其中，所述接合材料由铟、锡或它们的合金形成。
12.根据权利要求9 11中任一项所述的靶组件，其中，所述第一金属材料为钥或钥合金，所述第二金属材料为镍或镍合金。
13.根据权利要求9所述的靶组件，其中，所述粘附层由所述第二金属材料形成且接合于所述第一表面的金属板形成。
14.根据权利要求13所述的靶组件，其中，所述接合材料由铟、锡或它们的合金形成。
15.根据权利要求9、13或14所述的靶组件，其中，所述第一金属材料为钛、钛合金或不锈钢，所述第二金属材料为铜、镍、铝或它们的合金。
16.一种溅射靶，包括: 靶主体，具有涂覆有由铟、锡或它们的合金形成的接合材料的接合面，由第一金属材料形成；以及 金属化层，形成在所述接合面上，由所述第一金属材料与对所述接合材料的润湿性比所述第一金属材料高的第二金属材料的合金相构成。
17.根据权利要求16所述的溅射靶，其中，所述金属化层通过放电处理形成。
18.根据权利要求16所述的溅射靶，其中，所述第一金属材料为钥或钥合金，所述第二金属材料为镍或镍合金。
全文摘要
本发明提供一种与接合材料的粘附性优异的背衬板。上述背衬板(1)包括背衬板主体(11)和金属化层(12)。背衬板主体(11)具有涂覆有由铟、锡或它们的合金形成的接合材料的接合面(11a)，由第一金属材料形成。金属化层(12)形成在接合面(11a)上，由上述第一金属材料与对上述接合材料的润湿性比第一金属材料高的第二金属材料的合金相构成。由此，金属化层(12)与背衬板主体(11)的接合面(11a)一体化，因此防止金属化层(12)从接合面(11a)剥离。另外，上述合金相包含有对接合材料的润湿性高的金属材料，因此能够提高与接合材料的粘附性。
文档编号C23C14/34GK103210116SQ20118005364
公开日2013年7月17日 申请日期2011年11月14日 优先权日2010年11月17日
发明者田屋和美 申请人:株式会社爱发科