专利名称：靶及具备该靶的成膜装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及靶及具备该靶的成膜装置。
背景技术：
作为用于成膜装置的靶，已知有如专利文献I所示的例如通过铟等的粘结剂固定于保持部件(靶电极)的靶(以下示为“结合靶”)。然而，在这种结合靶中，若要更换消耗的靶，粘结于靶的保持部件也需要一同更换。因此，存在进行其更换时需要时间及成本之类的问题。作为解决这种问题的技术，公开有涉及如专利文献2所示的载置于保持部件的上表面且通过夹具固定于保持部件(靶托)的靶(以下示为“未结合靶”)的技术。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开平8-291382号公报专利文献2 日本特开2004-193083号公报
发明内容
发明所要解决的问题然而，如上述所示的未结合靶中，由于靶通过夹具被按压于保持部件上，因此被夹具按压的部分需要具有能够承受该按压的强度。但是，一般耐破裂性较弱的烧结体靶很难确保所述强度。因此，烧结体靶采用通过由铟等的粘结剂固定于保持部件的结合靶，未能消除靶的更换需要时间及成本之类的问题。本发明的目的在于提供即使为烧结体靶也能够降低运转成本的靶及具备该靶的成膜装置。用于解决问题的手段为了解决上述课题，本发明的靶通过夹具而被固定于保持部件上，其特征在于，该靶为包含金属粉体和熔点高于金属的熔点的金属氧化物粉体的混合物在由h < T < (其中，在上述公式中，h为金属的熔点，为金属氧化物的熔点或升华点)表示的烧结温度T 下烧结而成的低氧化物烧结体。这种靶与不含金属作为构成成分的烧结体靶相比耐破裂性较高，因此能够降低因夹具的按压而损坏靶之虞。其结果，即使为烧结体靶，更换靶时，也无需更换包含保持部件的整个靶装置而能够仅更换靶，而能够降低运转成本。并且，金属优选为Zn、Sn、Pb、Bi、In、Al及Ga中的任一种。由此，在上述烧结温度 T的条件下易于烧结金属粉体与金属氧化物粉体的混合物。
并且，优选该烧结体中，与接触于保持部件的接触面平行的面内方向上的外侧端部和中央部相比，金属相对于金属氧化物的成分比例较高。由此，能够形成靶的面内方向上的外侧端部的耐破裂性高于中央部的靶。其结果，能够提高被夹具按压的部分的耐破裂性， 因此能够进一步降低通过夹具固定靶时损坏靶之虞。并且，优选烧结体的体积电阻率为O. 05Ω · m以下。由此，实施溅射时，能够将靶的导电性确保为可实施基于直流溅射法或交流溅射法的溅射的程度。其结果，能够确保稳定的放电。并且，优选烧结体的烧结相对密度为90%以上。“烧结相对密度”是指与内部没有空隙的靶相比的容积的比率。一般若空隙量较多，则靶表面的凹凸变得明显而成为溅射时发生粒子或电弧的原因。这种靶装置中，由于能够降低空隙量，因此能够防止溅射时发生粒子或电弧，而能够生成高品质的薄膜。并且，构成金属氧化物的金属元素可为Zn。由此能够易于形成耐破裂性优异的陶瓷靶。本发明的成膜装置通过将靶中所含的成膜材料附着于基板来进行成膜，其特征在于，具备真空容器、在真空容器内保持上述靶的保持部件及固定靶和保持部件的夹具。这种成膜装置中，靶与不含单质金属作为构成成分的烧结体靶相比确保耐破裂性，因此能够通过夹具固定于保持部件。其结果，即使为烧结体靶，更换靶时，也无需更换包含保持部件的整个靶装置而能够仅更换靶，并能够降低运转成本。并且，优选保持部件与靶之间配置有与保持部件及靶的相互对置的面接触的热传导性薄膜部件。其中，保持部件有时使用接触靶来冷却的冷却板。此时，即使在靶及保持部件相互接触的表面上有凹凸时，由于导电性薄膜部件填满形成于相互对置的面之间的空隙，因此也可充分确保靶与保持部件的接触面积。其结果，能够得到靶与保持部件之间的良好的热传导性。发明效果根据本发明的靶及具备该靶的成膜装置，即使为烧结体靶，也能够降低运转成本。
图I是表示包含本实施方式所涉及的靶的成膜装置的结构的侧视截面图。图2是表示图I的靶的侧视截面图。图3是表示本实施方式所涉及的靶的制造方法的流程图。
具体实施例方式参考附图对本发明所涉及的靶的优选的实施方式进行说明。另外，说明中对相同要件或具有相同功能的要件使用相同符号，省略重复的说明。图I是表示具备本实施方式所涉及的靶的成膜装置的结构的侧视截面图。图I中， 示出XYZ正交坐标系，Z轴方向与上下方向对应。图2是表示图I所示的祀装置的侧视截面图。本实施方式所涉及的靶25能够应用于所谓通过溅射法进行成膜的装置。如图I 所示，这种成膜装置I主要具备有真空容器10、电源11、排气机构12、气体导入机构13、基板托架3及靶装置2。真空容器10由导电性材料形成，通过后述的电源11外加正电压。电源11对真空容器10外加正电压，对靶25外加负电压。排气机构12包含未图示的真空泵和阀，并配置于真空容器10的外侧。排气机构12使真空容器10内减压至成膜所需的状态。气体导入机构13配置于真空容器10的外侧。气体导入机构13将溅射中使用的Ar等气体加以O2气体等氧化性气体而成的气体导入至真空容器10内部。基板托架3安装于真空容器10的内壁，配置于上下方向(图I所示的Z轴)上与后述的靶装置2对置的位置。基板托架3为固定基板31的部件，在基板托架3的上表面安装基板31。并且，基板31介由真空容器10 及基板托架3由电源11外加负电压。靶装置2配置于真空容器10的内部，如图2所示，具备有绝缘体21、冷却板(保持部件)22、石墨片(热传导性薄膜部件)24、靶25、夹具27及靶屏蔽28。绝缘体21配置于真空容器10与后述的冷却板22之间，对真空容器10和固定有靶25的冷却板22进行绝缘。由此，确保真空容器10与靶25的电位差。冷却板22介由绝缘体21安装于真空容器10的内壁。在冷却板22的内部相对于图2所示的XY平面以二维状配置有配管(未图示)。通过冷却液在配管内部流动来对冷却板22自身进行冷却。另外，冷却板22优选例如由铜或铝之类的热传导性优异的金属材料构成。并且，当冷却板22由铝构成时，若在该表面进行铝阳极化处理，则更为优选。并且，作为冷却板22中使用的冷却液,优选凝固点低于水的液体(例如Fluorinert或Galden等)。 并且，配管优选例如由铜或铝之类的热传导性优异的金属材料构成。靶25包含作为薄膜材料的I种的ZnO而形成。靶25在成膜装置I中被设定为阴极。而且，若电压外加于成膜装置I中作为阳极设定的真空容器10与靶25之间，则产生的等离子体中的离子朝向靶25加速，该离子与靶25冲撞。而且，通过使因该冲撞而弹出的 ZnO构成原子等附着或堆积于基板31上来形成薄膜。靶25为作为金属粉体的Zn粉体和熔点高于Zn的熔点的作为金属氧化物粉体的 ZnO粉体在高于Zn的熔点且低于ZnO的熔点或升华点的温度下烧结而成的低氧化物烧结体 (陶瓷)。这里所说的低氧化物是指包含少于由金属元素的氧化数期待的数量的氧、即引起氧缺损(与陶瓷的化学计量组成相比)的氧化物。该靶25与不含Zn作为构成成分的烧结体靶相比耐破裂性变高，因此能够降低因夹具的按压而损坏靶之虞。另外，作为金属粉体， 不仅可以利用与构成金属氧化物(ZnO)的元素(Zn)相同的金属，也可利用包含例如Sn、Pb、 Bi、In、Al、Ga等元素的粉体。并且，可以在金属氧化物的粉体中混合2种以上的金属粉体来烧结。并且，靶25形成为，距离该靶25的面内方向上的外侧端部5mm左右的区域、SP外缘部26与靶25的中央部相比，金属Zn相对于金属氧化物ZnO的容量比(成分比例)较高。 由此，在该靶25中，外缘部26的耐破裂性比中央部的耐破裂性优异。由此，能够进一步提高作为被夹具27按压的部分的外缘部26的耐破裂性，并能够更可靠地降低靶25通过夹具 27被固定于冷却板22上时损坏靶25之虞。另外，该靶25中，即使与靶25的中央部相比提高外缘部26中的金属Zn相对于金属氧化物ZnO的重量比(成分比例)，也能够得到与上述同样的效果。并且，靶25形成为体积电阻率为O. 05Ω · m以下。由此，能够由直流电源充分溅射，能够得到充分的成膜速度。并且，靶25形成为烧结相对密度为90%以上。因此，靶25 中的空隙量降低，可以抑制形成于靶25的表面的凹凸。其结果，能够防止产生粒子或者产生电弧，并且形成高品质的薄膜。石墨片24为热传导性薄膜部件的I种，配置于冷却板22与后述的靶25之间。在此，有时在冷却板22及靶25的表面形成有凹凸，并有时在相互的面接触的部分形成大量空隙。石墨片24通过填满这种空隙来充分确保靶25与冷却板22的接触面积，从而能够提高从靶25向冷却板22的导热效率。夹具27通过螺栓等(未图示)固定于冷却板22上。夹具27将靶25按压于冷却板22上，并将靶25固定于冷却板22上。并且，夹具27与靶25的外缘部26抵接，将靶25 按压于冷却板22上。靶屏蔽28通过绝缘物(未图示)固定于真空容器10的内壁，且配置于与靶25的外缘部26对置的位置。靶屏蔽28防止在冷却板22中的露出部(未被靶25覆盖的部分) 或夹具27上形成膜。接着，参考图3对本实施方式所涉及的靶的制造方法进行说明。图3是表示本实施方式所涉及的靶的制造方法的流程图。如图3所示，本实施方式所涉及的靶的制造方法中，首先同时称量作为金属粉体的Zn粉体和作为金属氧化物粉体的ZnO粉体(步骤SI)。这时的ZnO粉体的粒径为I 15 μ m, Zn粉体的粒径大于ZnO粉体的粒径且为10 100 μ m。接着，将Zn粉体、ZnO粉体及外径不同的钢球投入至桶状容器中。接着，通过旋转 (球磨混合)该容器来混合Zn粉体和ZnO粉体(步骤S2 :混合工序)。接着，筛分步骤S2 中混合的Zn粉体、ZnO粉体及钢球，从混合的Zn粉体及ZnO粉体中分离钢球(步骤S3)。接着，将混合的Zn粉体及ZnO粉体填充于作为成型用模板的碳制的碳质模型，与基于冲压机的加压同时进行加热并烧结(热压)(步骤S4:烧结工序)。具体而言，将具有填充Zn粉体及ZnO粉体的填充部的内下模内插于可内插内下模的管状外下模中。并且，通过由油压活塞施加荷载的冲压机从上下方向对填充于填充部的Zn粉体及ZnO粉体进行加压。并且，一边加压一边通过配置于外下模的外侧的线圈进行高频感应加热。本实施方式中，通过在作为不活波气体的氩气氛中实施烧结工序来防止Zn粉体氧化而成为金属氧化物 ZnO(II)。这样形成的低氧化物烧结体由于包含作为金属的Zn，因此与仅由作为金属氧化物的ZnO形成的烧结体相比耐破裂性优异。并且，步骤S4中的烧结工序中，在满足下述公式的烧结温度T、即以高于Zn的熔点 to且低于ZnO的熔点或升华点的温度下烧结。t0 < T < ti(在上述公式中，tQ为Zn的熔点，为ZnO的熔点或升华点)因此，例如通过在形成填充部的内下模的内周面形成槽部，在烧结工程中，熔融的 Zn向该槽部移动。由此，与充填部的中心部相比，Zn更集中于与形成有槽部的内下模的内周面相接的填充部的外侧部分。由此,烧结填充于填充部的Zn粉体及ZnO粉体的烧结体中，在面内方向上与中央部相比，外缘部的Zn相对于ZnO的容量比更高。由此，该靶中能够使外缘部的耐破裂性高于靶的面内方向上的中央部。
以上说明的本实施方式的靶25为作为金属粉体的Zn粉体和熔点高于Zn的熔点的作为金属氧化物的ZnO粉体在高于Zn的熔点&且低于ZnO的熔点或升华点A的温度T 下烧结而成的低氧化物烧结体，因此与不含Zn作为构成成分的烧结体相比耐破裂性变高。 因此，即使在通过夹具27将靶25安装于冷却板22时，也能够降低因夹具27的按压而损坏靶25之虞。其结果即使为烧结体靶25，也能够在更换靶25时仅更换靶25，因此能够降低运转成本。另外，作为与以往的仅由金属氧化物粉体烧结的烧结体相比，本实施方式的靶25 的耐破裂性变高的理由之一可考虑如下。即，热传导特性及电传导特性一般按照金属氧化物、低氧化物、金属的顺序逐渐变得优异。因此，低氧化物烧结体靶25易将溅射热传送于冷却板22并易被冷却。因此，可以认为溅射时靶25的温度差变小而耐破裂性提高。以上，根据上述实施方式对本发明进行了详细说明。但是，本发明并不限于上述实施方式。本发明在不脱离其宗旨的范围内可进行如下各种变形。上述实施方式中，以作为烧结作为金属的Zn粉体和作为金属氧化物的ZnO粉体而成的低氧化物烧结体的靶25为例子进行了说明，但不限于此。例如，可为作为烧结作为金属的Zn粉体和作为金属氧化物的ZnO粉体及MgO粉体而成的低氧化物烧结体的靶。只要满足为金属与熔点高于该金属的熔点的金属氧化物的组合之类的条件，则可为混合例如 Zn、Sn、Pb、Bi、In、Al及Ga中的任一种金属及金属氧化物并烧结而成的低氧化物烧结体。 并且，只要为上述条件，则作为金属的元素和构成金属氧化物的金属元素也可互不相同。并且，上述实施方式中，利用靶25应用于所谓通过溅射法进行成膜的装置的例子进行了说明，但不限于此，也能够应用于例如通过RH)法(反应性等离子体蒸镀法)进行成膜的装置。符号说明I-成膜装置2-靶装置3-基板托架10-真空容器11-电源12-排气机构13-气体导入机构21-绝缘体22-冷却板24-石墨片25-靶26-外缘部27-夹具28-靶屏蔽31-基板。
权利要求
1.一种靶，其通过夹具而被固定于保持部件上，其特征在于，该靶为包含金属粉体和熔点高于所述金属熔点的金属氧化物粉体的混合物在由下述公式表示的烧结温度T下烧结而成的低氧化物烧结体， t0 < T < t1；其中，在上述公式中，t0为所述金属的熔点，为所述金属氧化物的熔点或升华点。
2.如权利要求I所述的靶，其特征在于，所述金属为Zn、Sn、Pb、Bi、In、Al及Ga中的任一种。
3.如权利要求I或2所述的靶，其特征在于，所述烧结体的与接触于所述保持部件的接触面平行的面内方向上的外侧端部与中央部相比，所述金属相对于所述金属氧化物的成分比例较高。
4.如权利要求I 3中任一项所述的靶，其特征在于，所述烧结体的体积电阻率为O. 05Ω · m以下。
5.如权利要求I 4中任一项所述的祀，其特征在于，所述烧结体的烧结相对密度为90%以上。
6.如权利要求I 5中任一项所述的祀，其特征在于，构成所述金属氧化物的金属元素为Zn。
7.一种成膜装置，其特征在于，其通过将靶中所含的成膜材料附着于基板上来进行成膜，具备真空容器、在所述真空容器内保持权利要求I 6中任一项所述的靶的保持部件、固定所述靶和所述保持部件的夹具。
8.如权利要求7项所述的成膜装置，其特征在于，所述保持部件与所述靶之间配置有与所述保持部件及所述靶的相互对置的面接触的热传导性薄膜部件。
全文摘要
本发明提供即使为烧结体靶也能够降低运转成本的靶及具备该靶的成膜装置。通过夹具(27)固定于冷却板(22)的靶(25)为包含作为金属粉体的Zn粉体和熔点高于Zn的熔点的作为金属氧化物的ZnO粉体的混合物在由t0＜T＜t1表示的烧结温度T下烧结而成的低氧化物烧结体，其中，在上述公式中，t0为Zn的熔点，t1为ZnO的熔点或升华点。
文档编号B22F3/10GK102586745SQ20121000854
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2011年1月13日
发明者岩田宽, 金子博 申请人:住友重机械工业株式会社