专利名称：分割溅镀靶及其制造方法
技术领域：
本发明涉及接合多個靶构件所得的分割溅镀靶，特别是涉及靶构件为由氧化物半导体所构成时所适合的分割溅镀靶。
背景技术：
近年来，于信息设备、AV设备、家电制品等各电子零件的制造时常使用溅镀法，例如液晶显示装置等显示装置中，薄膜晶体管(简称TFT)等半导体组件为通过溅镀法所形成。这是由于溅镀法作为以大面积且高精度形成构成透明电极层等的薄膜的制法时是极为有效的。另外，最近半导体组件中，为以IGZO(In-Ga-Zn-O)为代表的氧化物半导体取代非 晶娃(amorphous silicon)而受到瞩目。而涉及此氧化物半导体,为计画利用派镀法而成膜氧化物半导体薄膜。但是，溅镀所使用的氧化物半导体的溅镀靶的素材为陶瓷，故难以由一个靶构件来构成大面积靶。因此，准备多个具有一定程度大小的氧化物半导体靶构件，且接合于具有所求面积的支承板(backing plate)上,从而制造大面积的氧化物半导体派镀靶。此溅镀靶的支承板通常使用Cu制的支承板，此支承板与靶构件的接合使用热传导良好的低熔点焊料，例如In系金属。例如，于制造大面积板状的半导体氧化物溅镀靶时，准备大面积的Cu制支承板并将所述支承板表面区划为多个区块，并准备多个具有与所述区块相符合的面积的氧化物半导体靶构件。接着在支承板上配置多个靶构件，通过In及Sn系金属的低熔点焊料，而将全部靶构件接合于支承板。接合时考虑到Cu与氧化物半导体的热膨胀的差，而调整配置成使邻接的靶构件彼此的间于室温时可产生O. Imm至I. Omm的间隙。使用接合此等多个氧化物半导体靶构件而得的分割溅镀靶，并通过溅镀而将薄膜成膜且形成半导体组件时，需担心以下问题溅镀处理中，属于支承板构成材料的Cu也从靶构件间的间隙被溅镀，而混入要形成的氧化物半导体的薄膜中。薄膜中的Cu混入量为数PPm程度，但对于氧化物半导体会造成极大影响，例如TFT组件特性中的场效应移动性(field-effect mobility),与其它部分半导体组件相比,在相当于祀构件间的间隙的位置所形成的半导体组件(混入Cu的薄膜)的场效应移动性有变低的倾向，0N/0FF比也有降低的倾向。此等缺失被指出为造成近来迈向大面积化的一大阻碍的原因，现状为要求尽速提出技术改善。并且，此等分割溅镀靶的问题为即使靶构件为氧化物半导体以外的材质时，也可能产生相同的缺失，为了促进溅镀靶的大面积化，此为应解决的课题。[专利文献I]日本特开2005-232580号公报
发明内容
《所欲解决的技术问题》本发明为以所述情形为背景而研创者，其目的为提出如下述的分割溅镀靶一种大面积的溅镀靶，其可有效地防止因为对接合多個靶构件而得的分割溅镀靶进行溅镀而令支承板的构成材料混入要成膜的薄膜中的问题。《解决技术问题的技术方案》为了解决所述课题，本发明通过低熔点焊料将多个靶构件接合于支承板上而形成的分割溅镀靶，其中，于接合的靶构件间所形成的间隙中充填有陶瓷材料或有机材料。本发明中，填充于此间隙的陶瓷材料或有机材料为固定于间隙底部者。本发明中，分割溅镀靶构件为以板状、圆筒状者为对象。板状靶构件的对象为于板状支承板上平面配置且接合多个具有方形面的板状靶构件者。此外，圆筒状靶构件的对象为于圆筒状支承板中穿透多个圆筒状靶构件(中空圆柱)，并将其以多段状配置且接合于圆筒状支承板的圆柱轴方向者；或是将中空圆柱朝其圆柱轴方向横切而成的弯曲状靶构件排列多个于圆筒状支承板外侧面的圆周方向且予以接合者。此等板状或圆筒状分割溅镀靶为常用于大面积的溅镀靶装置。此外，本发明为以板状、圆筒状的形状为对象，但适用于其它形状的分割溅镀靶也无妨，也无限制靶构件的形状。此外，靶构件的组成也可适用IGZO 及ZTO等氧化物半导体及透明电极(ITO)等，也无限制靶构件的组成。本发明的陶瓷材料优选为与靶构件有相同组成的陶瓷粉。其原因为若以与靶构件有相同组成的陶瓷粉充填于间隙，则可有效地防止支承板的构成材料被溅镀，即使在间隙产生溅镀现象，其对于要成膜的薄膜的影响也小。本发明的有机材料优选为高电阻物质。其原因为若以高电阻物质的有机材料充填于接合的靶构件间所形成的间隙，则可抑制溅镀时在间隙内部的溅镀现象，且可防止对于要成膜的薄膜的不良影响。例如，优选为使用体电阻率(volume resistivity)较祀构件为大的物质，即高电阻物质的有机材料。此等高电阻物质的有机材料优选为高电阻物质的体电阻率(Ω · cm)为靶构件的体电阻率的10倍以上的值者。本发明中，将有机材料充填于接合的靶构件间的间隙的方法为通过将液体状或胶状的有机材料注入间隙中，其后使溶剂汽化等而使其于间隙中固化，从而可于间隙中充填有机材料。此外，所述有机材料的体电阻为固化状态的有机材料的体电阻。此外，本发明的有机材料可列举酚树脂、三聚氰胺(melamine)树脂、环氧树脂、尿素(urea)树脂、氯乙烯树脂、聚乙烯、聚丙烯等合成树脂材料；及聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等泛用树塑料材料、聚醋酸乙烯、ABS树脂、AS树脂、丙烯酸系树脂等准泛用塑料材料等。复可使用下述者聚缩醛、聚碳酸酯、改质聚苯醚(PPE)、聚对苯二甲酸丁二酯等工程塑料；及聚芳香酯、聚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮(polyetheretherketone)、聚醢亚胺树脂、氟树脂等超级工程塑料。尤其因聚醢亚胺树脂等的耐热性、绝缘性也高，故为适合于本发明者。有机材料的充填厚度优选为O. OOOlmm至I. 0mm。本发明的陶瓷材料采用与靶构件有相同组成的陶瓷粉时，其陶瓷粉的充填厚度优选为靶构件间所形成的间隙深度的10至70%。若未达间隙深度的10%，则会有抑制支承板构成材料的溅镀的效果降低的倾向，若超过70%则充填的陶瓷粉会脱落，而成为溅镀时粒子(particle)产生的原因。此间隙深度是依据靶构件端部的厚度或是所制造的溅镀靶整体周边部的端部的厚度而决定者，且间隙深度是指使用于溅镀前的制造分割溅镀靶的初期间隙深度。采用与靶构件有相同组成的陶瓷粉作为本发明的陶瓷材料时，优选为陶瓷粉的充填密度为40%至70%，陶瓷粉的平均粒径D5tl为O. 5 μ m至8. O μ m。填充于间隙的陶瓷粉例如可将其浆体(slurry)化而充填，但若陶瓷粉的平均粒径D5tl小于O. 5 μ m，则充填浆体并使其干燥时，固化的陶瓷粉容易产生龟裂而变得容易从间隙脱落。另一方面，若陶瓷粉的平均粒径D5tl大于8. O μ m，则于间隙充填浆体后并使其干燥时，陶瓷粉的充填密度有低于40%的倾向，而变得容易从间隙脱落。因此，若陶瓷粉的平均粒径D5tl为O. 5 μ m至8. O μ m，则可抑制充填于间隙的陶瓷粉的脱落。此外，在与制造分割溅镀靶时相同的条件下将陶瓷粉浆体化，将其流入特定形状的容器、例如圆筒形容器，并使浆体完全干燥，测定其投入容量与重量而可确定陶瓷粉的充填密度。此陶瓷粉的充填密度为将靶构件密度设为100%者。本发明的陶瓷材料也可为陶瓷纤维。近年来，供给有氧化铝及氧化硅系的纱(yarn)作为陶瓷纤维，也存在有其纤维径非常细者。因此，通过将此等陶瓷纤维充填于间隙，而可实现与所述陶瓷粉相同的效果。将此陶瓷纤维充填于间隙时，通过将具有与间隙宽度符合的纤维径的陶瓷纤维(单线或捻合多条细线的捻 线)塞入间隙，而可使其覆盖于支承板的表面。此外，也在间隙残存有少量在支承板与靶构件接合时所使用的In等低熔点焊料，可利用此低熔点焊料将陶瓷纤维固定于间隙底部。再者本发明中的陶瓷材料也适用在于树脂分散有陶瓷(填充料)者。本发明的靶构件为氧化物半导体时，此氧化物半导体优选为由含有In、Zn、Ga任一种以上的氧化物所成者。具体来说可列举IGZ0(In-Ga-Zn-0)、GZO(Ga-Zn-O)、IZO(In-Zn-O)、ZnO0此外，本发明的靶构件为氧化物半导体时，此氧化物半导体优选为由含有Sn、Ti、Ba、Ca、Zn、Mg、Ge、Y、La、Al、Si、Ga任一种以上的氧化物所成者。具体来说可列举Sn-Ba_0、Sn-Zn-O、Sn-Ti-O、Sn-Ca-0, Sn-Mg-O、Zn-Mg-O、Zn-Ge-0, Zn-Ca-0, Zn-Sn-Ge-O,或是将此等氧化物的Ge变更为Mg、Y、La、Al、Si、Ga的氧化物。接着，本发明的靶构件为氧化物半导体时，此氧化物半导体优选为由含有Cu、Al、Ga、In任一种以上的氧化物所成者。具体来说可列举Cu20、CuAIO2> CuGa02、Culn02。本发明的分割溅镀靶为于接合的靶构件间所形成的间隙充填含有与靶构件有相同组成的陶瓷粉的流动体，并使所述流动体干燥后，将激光或红外线照射于充填部分而将陶瓷粉末烧结，从而可实现本发明的分割溅镀靶。本发明的含有陶瓷粉的流动体可使用适当溶媒，并混合预定量的与靶构件有相同组成的陶瓷粉而制作。例如靶构件为IGZO氧化物半导体所构成时，将预定量的In203、Ga203、ZnO各粉体原料投入5L的聚乙烯桶(polypot)，加入水与分散剂(羧酸铵盐)，并于聚乙烯桶投入预定量的(P I Omm Zrj求的介质(media),使用球磨机(ball mill)以转速50rpm进行搅拌混合10小时而可制作流动体。对于投入粉体总量，水与分散剂的比例优选为水分散剂为16质量％ :0. 25质量％，或17质量％ :0. 5质量％。此外，粉体原料优选为调整至BET值为3m2/g至20m2/g左右的粉体。此外，虽可直接使用粉体原料，但也可使用已进行700至1300°C锻烧处理者。使用已进行锻烧处理的粉体原料时，水与分散剂优选为以水为10质量％至15质量％、分散剂为O. 25质量％至O. 5质量％的比例混合。本发明中，充填含有陶瓷粉的流动体并使的干燥后，于充填部分照射激光时，例如若以波长308nm、频率100Hz、脉冲宽度30ns、能量密度lOOmJ/cm2至lOOOmJ/cm2进行激光照射，则会使充填于间隙的陶瓷粉的最表面侧成为烧结状态。此外，可将红外线集束于间隙部分而加热处理所充填的陶瓷粉。(发明的效果)根据本发明，于接合多个靶构件所得的分割溅镀靶中，可有效地防止因被溅镀而造成支承板的构成材料混入于要成膜的薄膜中的情形。
图I为分割溅镀靶的概略斜视图。图2为本实施型态的截面概略图。图3为本实施型态的截面概略图。主要组件符号说明 10支承板20靶构件30 间隙50低熔点焊料100陶瓷粉(流动体)。
具体实施例方式以下说明本发明的实施型态。本实施型态中，以制造图I所示的板状分割溅镀靶的情形为例说明。如图I所示，本实施型态中的分割派镀祀为将无氧铜制的支承板10 (厚度10mm、纵630mm、宽710mm)与六个IGZO制靶构件20(厚度6mm、纵210mm、宽355mm)接合而制造。接合用的低熔点焊料使用In。此外，祀构件间的间隙30为O. 5mmοIGZO制靶构件为将In203、Ga203、Zn0各原料粉末以Imol lmol 2mol的比例秤量，并通过球磨机进行20小时的混合处理。接着，将作为黏结剂(binder)的稀释为4质量％的聚乙烯醇水溶液，以对于粉体总量的8质量％而添加混合后，在500kgf/cm2的压力下成形。其后在大气中进行1450°C、8小时的锻烧处理，而得板状的烧结体。接着通过平面研磨机研磨此烧结体的两面，而制造厚度6mm、纵210mm、宽355mm的IGZO制祀构件。使用In的低熔点焊料，如图I所示配置并接合如上方式制作的六个靶构件。此接合通过如下方式进行将支承板与靶构件同时加热至200°C，于支承板表面涂布经熔融的低熔点焊料(In)，并将靶构件配置于所述低熔点焊料上，而冷却至室温。在此接合中，在相当于靶构件间所形成的间隙的位置插入耐热性材料的间隔件(spacer)，以防止低熔点焊料侵入间隙部分。接着准备IGZO 陶瓷粉的流动体。将 In2O3(138. 8g) 'Ga2O3(93. 7g)、Ζη0(81· 4g)的各粉体原料投入5L的聚乙烯桶，加入水与分散剂(羧酸铵盐)，并于聚乙烯桶投入预定量的φIOmm Zr球的介质，使用球磨机进行搅拌混合10小时而制作流动体。对于投入的粉体总量，水与分散剂的比例优选为水分散剂为16% :0. 25%。接着如图2所示，使用注射器将所准备的陶瓷粉流动体100注入靶构件间的间隙30。此时的注入量为靶构件厚度的50%。然后，于大气中以70°C至120°C进行干燥处理，而使注入的流动体干燥。其后如图3所示，对于位在靶构件间的间隙30的已干燥的流动体100进行激光照射。激光的照射条件为波长308nm、频率100Hz、脉冲宽度30ns、能量密度500mJ/cm2，而使充填于间隙的陶瓷粉的最表面侧成为烧结状态。经此激光处理后，即无观察到从分割靶所充填的陶瓷粉脱落的情形。此外，将所述陶瓷粉的流动体流入(p20mm的圆筒形容器，并使流动体完全干燥，测定其投入容量与重量，而可算出所述陶瓷粉的充填密度为60%。此外，陶瓷粉的平均粒径为 O. 6 μ m。如此，针对于靶构件间的间隙充填有陶瓷粉的分割溅镀靶进行溅镀评价试验。此溅镀评价试验使用溅镀装置(SMD-450B、ULVAC公司制)，于无碱玻璃基板(370mmX470mmX0.7mm厚日本电气硝子公司制)成膜厚度14 μ m的IGZO薄膜。溅镀条件为 Ar IOOcc、O2 IOcc、溅镀压力 O. 7Pa、电力 4. 3kW。接着，针对此成膜基板，将相当于分割溅镀靶的间隙部分的正上方部分的基板、及 间隙部分以外的基板予以切割取出。针对所切割取出的基板，通过原子吸收光谱法(atomicabsorption spectroscopy)测定IGZO薄膜中的Cu混入量,而进行派镀评价。此外，对于在间隙部分未充填有陶瓷粉的分割溅镀靶也进行同样的溅镀评价试验，以作为比较。结果，在充填有陶瓷粉者中，混入IGZO薄膜中的Cu混入量为未达2ppm(原子吸收光谱法的侦测极限以下)。对此，在未充填有陶瓷粉者中，混入IGZO薄膜中的Cu混入量为19ppm。(产业上的可利用性)本发明为在使用大面积的分割溅镀靶形成薄膜时，可有效地防止溅镀中混入杂质。
权利要求
1.ー种分割溅镀靶，是通过低熔点焊料将多个靶构件接合干支承板上而形成的分割溅镀靶，其特征在于，于接合的靶构件间所形成的间隙中充填有陶瓷材料或有机材料。
2.根据权利要求I所述的分割溅镀靶，其特征在干，陶瓷材料为与靶构件为相同组成的陶瓷粉。
3.根据权利要求I所述的分割溅镀靶，其特征在于，有机材料为高电阻物质。
4.根据权利要求2所述的分割溅镀靶，其特征在干，陶瓷粉的充填厚度为靶构件间所形成的间隙深度的10%至70%。
5.根据权利要求2或4所述的分割溅镀靶，其特征在干，陶瓷粉的充填密度为40%至70%,陶瓷粉的平均粒径D5tl为O. 5 μ m至8. O μ m。
6.根据权利要求I所述的分割溅镀靶，其特征在于，陶瓷材料为陶瓷纤维。
7.ー种分割溅镀靶的制造方法，是通过低熔点焊料将多个靶构件接合干支承板上而形成的分割溅镀靶的制造方法，其特征在于，于接合的靶构件间所形成的间隙充填含有与所述靶构材为相同组成的陶瓷粉的流动体并使所述流动体干燥后，将激光(laser)或红外线照射于充填部分而将陶瓷粉烧结。
全文摘要
本发明提供一种于接合多个靶构件所得的分割溅镀靶中，可有效地防止因被溅镀而造成支承板构成材料混入于要成膜的薄膜中的技术。本发明为通过低熔点焊料将多个靶构件接合于支承板上而形成的分割溅镀靶，其中，于接合的靶构件间所形成的间隙中充填有陶瓷材料或有机材料。此外，陶瓷材料较佳为与靶构件有相同组成的陶瓷粉或陶瓷纤维，有机材料优选为高电阻物质。
文档编号C23C14/34GK102686766SQ201180005296
公开日2012年9月19日 申请日期2011年7月13日 优先权日2010年11月8日
发明者久保田高史 申请人:三井金属矿业株式会社