專利名稱：分割濺鍍靶及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接合多個靶構(gòu)件所得的分割濺鍍靶，特別是涉及靶構(gòu)件為由氧化物半導(dǎo)體所構(gòu)成時所適合的分割濺鍍靶。
背景技術(shù)：
近年來，于信息設(shè)備、AV設(shè)備、家電制品等各電子零件的制造時常使用濺鍍法，例如液晶顯示裝置等顯示裝置中，薄膜晶體管(簡稱TFT)等半導(dǎo)體組件為通過濺鍍法所形成。這是由于濺鍍法作為以大面積且高精度形成構(gòu)成透明電極層等的薄膜的制法時是極為有效的。另外，最近半導(dǎo)體組件中，為以IGZO(In-Ga-Zn-O)為代表的氧化物半導(dǎo)體取代非 晶娃(amorphous silicon)而受到矚目。而涉及此氧化物半導(dǎo)體,為計畫利用派鍍法而成膜氧化物半導(dǎo)體薄膜。但是，濺鍍所使用的氧化物半導(dǎo)體的濺鍍靶的素材為陶瓷，故難以由一個靶構(gòu)件來構(gòu)成大面積靶。因此，準(zhǔn)備多個具有一定程度大小的氧化物半導(dǎo)體靶構(gòu)件，且接合于具有所求面積的支承板(backing plate)上,從而制造大面積的氧化物半導(dǎo)體派鍍靶。此濺鍍靶的支承板通常使用Cu制的支承板，此支承板與靶構(gòu)件的接合使用熱傳導(dǎo)良好的低熔點焊料，例如In系金屬。例如，于制造大面積板狀的半導(dǎo)體氧化物濺鍍靶時，準(zhǔn)備大面積的Cu制支承板并將所述支承板表面區(qū)劃為多個區(qū)塊，并準(zhǔn)備多個具有與所述區(qū)塊相符合的面積的氧化物半導(dǎo)體靶構(gòu)件。接著在支承板上配置多個靶構(gòu)件，通過In及Sn系金屬的低熔點焊料，而將全部靶構(gòu)件接合于支承板。接合時考慮到Cu與氧化物半導(dǎo)體的熱膨脹的差，而調(diào)整配置成使鄰接的靶構(gòu)件彼此的間于室溫時可產(chǎn)生O. Imm至I. Omm的間隙。使用接合此等多個氧化物半導(dǎo)體靶構(gòu)件而得的分割濺鍍靶，并通過濺鍍而將薄膜成膜且形成半導(dǎo)體組件時，需擔(dān)心以下問題濺鍍處理中，屬于支承板構(gòu)成材料的Cu也從靶構(gòu)件間的間隙被濺鍍，而混入要形成的氧化物半導(dǎo)體的薄膜中。薄膜中的Cu混入量為數(shù)PPm程度，但對于氧化物半導(dǎo)體會造成極大影響，例如TFT組件特性中的場效應(yīng)移動性(field-effect mobility),與其它部分半導(dǎo)體組件相比,在相當(dāng)于祀構(gòu)件間的間隙的位置所形成的半導(dǎo)體組件(混入Cu的薄膜)的場效應(yīng)移動性有變低的傾向，0N/0FF比也有降低的傾向。此等缺失被指出為造成近來邁向大面積化的一大阻礙的原因，現(xiàn)狀為要求盡速提出技術(shù)改善。并且，此等分割濺鍍靶的問題為即使靶構(gòu)件為氧化物半導(dǎo)體以外的材質(zhì)時，也可能產(chǎn)生相同的缺失，為了促進(jìn)濺鍍靶的大面積化，此為應(yīng)解決的課題。[專利文獻(xiàn)I]日本特開2005-232580號公報

發(fā)明內(nèi)容
《所欲解決的技術(shù)問題》本發(fā)明為以所述情形為背景而研創(chuàng)者，其目的為提出如下述的分割濺鍍靶一種大面積的濺鍍靶，其可有效地防止因為對接合多個靶構(gòu)件而得的分割濺鍍靶進(jìn)行濺鍍而令支承板的構(gòu)成材料混入要成膜的薄膜中的問題?！督鉀Q技術(shù)問題的技術(shù)方案》為了解決所述課題，本發(fā)明通過低熔點焊料將多個靶構(gòu)件接合于支承板上而形成的分割濺鍍靶，其中，于接合的靶構(gòu)件間所形成的間隙中充填有陶瓷材料或有機材料。本發(fā)明中，填充于此間隙的陶瓷材料或有機材料為固定于間隙底部者。本發(fā)明中，分割濺鍍靶構(gòu)件為以板狀、圓筒狀者為對象。板狀靶構(gòu)件的對象為于板狀支承板上平面配置且接合多個具有方形面的板狀靶構(gòu)件者。此外，圓筒狀靶構(gòu)件的對象為于圓筒狀支承板中穿透多個圓筒狀靶構(gòu)件(中空圓柱)，并將其以多段狀配置且接合于圓筒狀支承板的圓柱軸方向者；或是將中空圓柱朝其圓柱軸方向橫切而成的彎曲狀靶構(gòu)件排列多個于圓筒狀支承板外側(cè)面的圓周方向且予以接合者。此等板狀或圓筒狀分割濺鍍靶為常用于大面積的濺鍍靶裝置。此外，本發(fā)明為以板狀、圓筒狀的形狀為對象，但適用于其它形狀的分割濺鍍靶也無妨，也無限制靶構(gòu)件的形狀。此外，靶構(gòu)件的組成也可適用IGZO 及ZTO等氧化物半導(dǎo)體及透明電極(ITO)等，也無限制靶構(gòu)件的組成。本發(fā)明的陶瓷材料優(yōu)選為與靶構(gòu)件有相同組成的陶瓷粉。其原因為若以與靶構(gòu)件有相同組成的陶瓷粉充填于間隙，則可有效地防止支承板的構(gòu)成材料被濺鍍，即使在間隙產(chǎn)生濺鍍現(xiàn)象，其對于要成膜的薄膜的影響也小。本發(fā)明的有機材料優(yōu)選為高電阻物質(zhì)。其原因為若以高電阻物質(zhì)的有機材料充填于接合的靶構(gòu)件間所形成的間隙，則可抑制濺鍍時在間隙內(nèi)部的濺鍍現(xiàn)象，且可防止對于要成膜的薄膜的不良影響。例如，優(yōu)選為使用體電阻率(volume resistivity)較祀構(gòu)件為大的物質(zhì)，即高電阻物質(zhì)的有機材料。此等高電阻物質(zhì)的有機材料優(yōu)選為高電阻物質(zhì)的體電阻率(Ω · cm)為靶構(gòu)件的體電阻率的10倍以上的值者。本發(fā)明中，將有機材料充填于接合的靶構(gòu)件間的間隙的方法為通過將液體狀或膠狀的有機材料注入間隙中，其后使溶劑汽化等而使其于間隙中固化，從而可于間隙中充填有機材料。此外，所述有機材料的體電阻為固化狀態(tài)的有機材料的體電阻。此外，本發(fā)明的有機材料可列舉酚樹脂、三聚氰胺(melamine)樹脂、環(huán)氧樹脂、尿素(urea)樹脂、氯乙烯樹脂、聚乙烯、聚丙烯等合成樹脂材料；及聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等泛用樹塑料材料、聚醋酸乙烯、ABS樹脂、AS樹脂、丙烯酸系樹脂等準(zhǔn)泛用塑料材料等。復(fù)可使用下述者聚縮醛、聚碳酸酯、改質(zhì)聚苯醚(PPE)、聚對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)、聚醢亞胺樹脂、氟樹脂等超級工程塑料。尤其因聚醢亞胺樹脂等的耐熱性、絕緣性也高，故為適合于本發(fā)明者。有機材料的充填厚度優(yōu)選為O. OOOlmm至I. 0mm。本發(fā)明的陶瓷材料采用與靶構(gòu)件有相同組成的陶瓷粉時，其陶瓷粉的充填厚度優(yōu)選為靶構(gòu)件間所形成的間隙深度的10至70%。若未達(dá)間隙深度的10%，則會有抑制支承板構(gòu)成材料的濺鍍的效果降低的傾向，若超過70%則充填的陶瓷粉會脫落，而成為濺鍍時粒子(particle)產(chǎn)生的原因。此間隙深度是依據(jù)靶構(gòu)件端部的厚度或是所制造的濺鍍靶整體周邊部的端部的厚度而決定者，且間隙深度是指使用于濺鍍前的制造分割濺鍍靶的初期間隙深度。采用與靶構(gòu)件有相同組成的陶瓷粉作為本發(fā)明的陶瓷材料時，優(yōu)選為陶瓷粉的充填密度為40%至70%，陶瓷粉的平均粒徑D5tl為O. 5 μ m至8. O μ m。填充于間隙的陶瓷粉例如可將其漿體(slurry)化而充填，但若陶瓷粉的平均粒徑D5tl小于O. 5 μ m，則充填漿體并使其干燥時，固化的陶瓷粉容易產(chǎn)生龜裂而變得容易從間隙脫落。另一方面，若陶瓷粉的平均粒徑D5tl大于8. O μ m，則于間隙充填漿體后并使其干燥時，陶瓷粉的充填密度有低于40%的傾向，而變得容易從間隙脫落。因此，若陶瓷粉的平均粒徑D5tl為O. 5 μ m至8. O μ m，則可抑制充填于間隙的陶瓷粉的脫落。此外，在與制造分割濺鍍靶時相同的條件下將陶瓷粉漿體化，將其流入特定形狀的容器、例如圓筒形容器，并使?jié){體完全干燥，測定其投入容量與重量而可確定陶瓷粉的充填密度。此陶瓷粉的充填密度為將靶構(gòu)件密度設(shè)為100%者。本發(fā)明的陶瓷材料也可為陶瓷纖維。近年來，供給有氧化鋁及氧化硅系的紗(yarn)作為陶瓷纖維，也存在有其纖維徑非常細(xì)者。因此，通過將此等陶瓷纖維充填于間隙，而可實現(xiàn)與所述陶瓷粉相同的效果。將此陶瓷纖維充填于間隙時，通過將具有與間隙寬度符合的纖維徑的陶瓷纖維(單線或捻合多條細(xì)線的捻 線)塞入間隙，而可使其覆蓋于支承板的表面。此外，也在間隙殘存有少量在支承板與靶構(gòu)件接合時所使用的In等低熔點焊料，可利用此低熔點焊料將陶瓷纖維固定于間隙底部。再者本發(fā)明中的陶瓷材料也適用在于樹脂分散有陶瓷(填充料)者。本發(fā)明的靶構(gòu)件為氧化物半導(dǎo)體時，此氧化物半導(dǎo)體優(yōu)選為由含有In、Zn、Ga任一種以上的氧化物所成者。具體來說可列舉IGZ0(In-Ga-Zn-0)、GZO(Ga-Zn-O)、IZO(In-Zn-O)、ZnO0此外，本發(fā)明的靶構(gòu)件為氧化物半導(dǎo)體時，此氧化物半導(dǎo)體優(yōu)選為由含有Sn、Ti、Ba、Ca、Zn、Mg、Ge、Y、La、Al、Si、Ga任一種以上的氧化物所成者。具體來說可列舉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,或是將此等氧化物的Ge變更為Mg、Y、La、Al、Si、Ga的氧化物。接著，本發(fā)明的靶構(gòu)件為氧化物半導(dǎo)體時，此氧化物半導(dǎo)體優(yōu)選為由含有Cu、Al、Ga、In任一種以上的氧化物所成者。具體來說可列舉Cu20、CuAIO2> CuGa02、Culn02。本發(fā)明的分割濺鍍靶為于接合的靶構(gòu)件間所形成的間隙充填含有與靶構(gòu)件有相同組成的陶瓷粉的流動體，并使所述流動體干燥后，將激光或紅外線照射于充填部分而將陶瓷粉末燒結(jié)，從而可實現(xiàn)本發(fā)明的分割濺鍍靶。本發(fā)明的含有陶瓷粉的流動體可使用適當(dāng)溶媒，并混合預(yù)定量的與靶構(gòu)件有相同組成的陶瓷粉而制作。例如靶構(gòu)件為IGZO氧化物半導(dǎo)體所構(gòu)成時，將預(yù)定量的In203、Ga203、ZnO各粉體原料投入5L的聚乙烯桶(polypot)，加入水與分散劑(羧酸銨鹽)，并于聚乙烯桶投入預(yù)定量的(P I Omm Zrj求的介質(zhì)(media),使用球磨機(ball mill)以轉(zhuǎn)速50rpm進(jìn)行攪拌混合10小時而可制作流動體。對于投入粉體總量，水與分散劑的比例優(yōu)選為水分散劑為16質(zhì)量％ :0. 25質(zhì)量％，或17質(zhì)量％ :0. 5質(zhì)量％。此外，粉體原料優(yōu)選為調(diào)整至BET值為3m2/g至20m2/g左右的粉體。此外，雖可直接使用粉體原料，但也可使用已進(jìn)行700至1300°C鍛燒處理者。使用已進(jìn)行鍛燒處理的粉體原料時，水與分散劑優(yōu)選為以水為10質(zhì)量％至15質(zhì)量％、分散劑為O. 25質(zhì)量％至O. 5質(zhì)量％的比例混合。本發(fā)明中，充填含有陶瓷粉的流動體并使的干燥后，于充填部分照射激光時，例如若以波長308nm、頻率100Hz、脈沖寬度30ns、能量密度lOOmJ/cm2至lOOOmJ/cm2進(jìn)行激光照射，則會使充填于間隙的陶瓷粉的最表面?zhèn)瘸蔀闊Y(jié)狀態(tài)。此外，可將紅外線集束于間隙部分而加熱處理所充填的陶瓷粉。(發(fā)明的效果)根據(jù)本發(fā)明，于接合多個靶構(gòu)件所得的分割濺鍍靶中，可有效地防止因被濺鍍而造成支承板的構(gòu)成材料混入于要成膜的薄膜中的情形。


圖I為分割濺鍍靶的概略斜視圖。圖2為本實施型態(tài)的截面概略圖。圖3為本實施型態(tài)的截面概略圖。主要組件符號說明 10支承板20靶構(gòu)件30 間隙50低熔點焊料100陶瓷粉(流動體)。
具體實施例方式以下說明本發(fā)明的實施型態(tài)。本實施型態(tài)中，以制造圖I所示的板狀分割濺鍍靶的情形為例說明。如圖I所示，本實施型態(tài)中的分割派鍍祀為將無氧銅制的支承板10 (厚度10mm、縱630mm、寬710mm)與六個IGZO制靶構(gòu)件20(厚度6mm、縱210mm、寬355mm)接合而制造。接合用的低熔點焊料使用In。此外，祀構(gòu)件間的間隙30為O. 5mmοIGZO制靶構(gòu)件為將In203、Ga203、Zn0各原料粉末以Imol lmol 2mol的比例秤量，并通過球磨機進(jìn)行20小時的混合處理。接著，將作為黏結(jié)劑(binder)的稀釋為4質(zhì)量％的聚乙烯醇水溶液，以對于粉體總量的8質(zhì)量％而添加混合后，在500kgf/cm2的壓力下成形。其后在大氣中進(jìn)行1450°C、8小時的鍛燒處理，而得板狀的燒結(jié)體。接著通過平面研磨機研磨此燒結(jié)體的兩面，而制造厚度6mm、縱210mm、寬355mm的IGZO制祀構(gòu)件。使用In的低熔點焊料，如圖I所示配置并接合如上方式制作的六個靶構(gòu)件。此接合通過如下方式進(jìn)行將支承板與靶構(gòu)件同時加熱至200°C，于支承板表面涂布經(jīng)熔融的低熔點焊料(In)，并將靶構(gòu)件配置于所述低熔點焊料上，而冷卻至室溫。在此接合中，在相當(dāng)于靶構(gòu)件間所形成的間隙的位置插入耐熱性材料的間隔件(spacer)，以防止低熔點焊料侵入間隙部分。接著準(zhǔn)備IGZO 陶瓷粉的流動體。將 In2O3(138. 8g) 'Ga2O3(93. 7g)、Ζη0(81· 4g)的各粉體原料投入5L的聚乙烯桶，加入水與分散劑(羧酸銨鹽)，并于聚乙烯桶投入預(yù)定量的φIOmm Zr球的介質(zhì)，使用球磨機進(jìn)行攪拌混合10小時而制作流動體。對于投入的粉體總量，水與分散劑的比例優(yōu)選為水分散劑為16% :0. 25%。接著如圖2所示，使用注射器將所準(zhǔn)備的陶瓷粉流動體100注入靶構(gòu)件間的間隙30。此時的注入量為靶構(gòu)件厚度的50%。然后，于大氣中以70°C至120°C進(jìn)行干燥處理，而使注入的流動體干燥。其后如圖3所示，對于位在靶構(gòu)件間的間隙30的已干燥的流動體100進(jìn)行激光照射。激光的照射條件為波長308nm、頻率100Hz、脈沖寬度30ns、能量密度500mJ/cm2，而使充填于間隙的陶瓷粉的最表面?zhèn)瘸蔀闊Y(jié)狀態(tài)。經(jīng)此激光處理后，即無觀察到從分割靶所充填的陶瓷粉脫落的情形。此外，將所述陶瓷粉的流動體流入(p20mm的圓筒形容器，并使流動體完全干燥，測定其投入容量與重量，而可算出所述陶瓷粉的充填密度為60%。此外，陶瓷粉的平均粒徑為 O. 6 μ m。如此，針對于靶構(gòu)件間的間隙充填有陶瓷粉的分割濺鍍靶進(jìn)行濺鍍評價試驗。此濺鍍評價試驗使用濺鍍裝置(SMD-450B、ULVAC公司制)，于無堿玻璃基板(370mmX470mmX0.7mm厚日本電氣硝子公司制)成膜厚度14 μ m的IGZO薄膜。濺鍍條件為 Ar IOOcc、O2 IOcc、濺鍍壓力 O. 7Pa、電力 4. 3kW。接著，針對此成膜基板，將相當(dāng)于分割濺鍍靶的間隙部分的正上方部分的基板、及 間隙部分以外的基板予以切割取出。針對所切割取出的基板，通過原子吸收光譜法(atomicabsorption spectroscopy)測定IGZO薄膜中的Cu混入量,而進(jìn)行派鍍評價。此外，對于在間隙部分未充填有陶瓷粉的分割濺鍍靶也進(jìn)行同樣的濺鍍評價試驗，以作為比較。結(jié)果，在充填有陶瓷粉者中，混入IGZO薄膜中的Cu混入量為未達(dá)2ppm(原子吸收光譜法的偵測極限以下)。對此，在未充填有陶瓷粉者中，混入IGZO薄膜中的Cu混入量為19ppm。(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)本發(fā)明為在使用大面積的分割濺鍍靶形成薄膜時，可有效地防止濺鍍中混入雜質(zhì)。
權(quán)利要求
1.ー種分割濺鍍靶，是通過低熔點焊料將多個靶構(gòu)件接合干支承板上而形成的分割濺鍍靶，其特征在于，于接合的靶構(gòu)件間所形成的間隙中充填有陶瓷材料或有機材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分割濺鍍靶，其特征在干，陶瓷材料為與靶構(gòu)件為相同組成的陶瓷粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分割濺鍍靶，其特征在于，有機材料為高電阻物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分割濺鍍靶，其特征在干，陶瓷粉的充填厚度為靶構(gòu)件間所形成的間隙深度的10%至70%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的分割濺鍍靶，其特征在干，陶瓷粉的充填密度為40%至70%,陶瓷粉的平均粒徑D5tl為O. 5 μ m至8. O μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分割濺鍍靶，其特征在于，陶瓷材料為陶瓷纖維。
7.ー種分割濺鍍靶的制造方法，是通過低熔點焊料將多個靶構(gòu)件接合干支承板上而形成的分割濺鍍靶的制造方法，其特征在于，于接合的靶構(gòu)件間所形成的間隙充填含有與所述靶構(gòu)材為相同組成的陶瓷粉的流動體并使所述流動體干燥后，將激光(laser)或紅外線照射于充填部分而將陶瓷粉燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種于接合多個靶構(gòu)件所得的分割濺鍍靶中，可有效地防止因被濺鍍而造成支承板構(gòu)成材料混入于要成膜的薄膜中的技術(shù)。本發(fā)明為通過低熔點焊料將多個靶構(gòu)件接合于支承板上而形成的分割濺鍍靶，其中，于接合的靶構(gòu)件間所形成的間隙中充填有陶瓷材料或有機材料。此外，陶瓷材料較佳為與靶構(gòu)件有相同組成的陶瓷粉或陶瓷纖維，有機材料優(yōu)選為高電阻物質(zhì)。
文檔編號C23C14/34GK102686766SQ201180005296
公開日2012年9月19日 申請日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者久保田高史 申請人:三井金屬礦業(yè)株式會社