溅射靶制造技术

本申请提供在抽真空或开始溅射时及在溅射过程中不开裂的ＩＴＯ溅射靶。尤其是没有上述开裂的、靶短轴是长轴的０．７倍－１．０倍的单片式ＩＴＯ溅射靶或长度达宽度４倍以上的细长多段形ＩＴＯ溅射靶。本发明专利技术的溅射靶实际上是在单块衬板上接合由铟、锡和氧构成的多块烧结体而形成的多段靶，其中，所述烧结体的威氏硬度为７００以上至８００以下，与在成为烧结体溅射面的面上进行的磨削加工的磨削方向平行地施加负荷而测定的３点抗弯强度为２００兆帕以上至２５０兆帕以下，并且接合所述烧结体与衬板的焊剂层的厚度为０．５毫米以上至１毫米以下，所述多块烧结体中的两块烧结体通过预定间隙相邻接的分割部分的所述间隙的宽度为０．４毫米以上至０．８毫米以下。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在单块衬板上接合制造透明导电薄膜时所用的ITO溅射靶且尤其是多个靶材的多段靶，特别是，本专利技术涉及靶短轴是长轴的0.7倍-1.0倍的单片型溅射靶以及靶长度是宽度4倍以上的细长多段式溅射靶。
技术介绍
ITO(铟锡氧化物)薄膜具有导电性强、穿透性强的特征，由于更容易进行精细加工，所以它被用在液晶显示器(LCD)、PDP(等离子体显示器)等的平板显示器用显示电极中。ITO薄膜的制造方法能够被分为喷射热分解法、CVD法等化学成膜法和电子束蒸镀法、溅射法等物理成膜法。其中，采用ITO靶的溅射法因容易大面积化、所获得的膜的阻值和穿透性的历时变化小并且成膜条件控制容易而被用于许多生产线中。作为用于ITO薄膜的溅射装置，它们被分成单片式(静止对立型)和串联式(基板直通型)两种。其中，单片式装置因出现异物少而崭露头脚。随着近年来的平板显示器的大型化，制造显示器面板时所用的玻璃基板的尺寸也增大。因而，制造薄膜时所用的靶的尺寸也按照基板尺寸地逐渐增大。对静止对立型溅射装置来说，由于靶尺寸必须又比基板尺寸大一些，所以靶各边的尺寸可能超过800毫米。另外，在用于基板直通型溅射装置的靶的情况下，靶的纵横比增大，基板增大多少，靶就要纵向延伸多长。在制造这样的ITO靶的场合下，成形和烧结所需的生产设备要比过去更大型化，因而需要新的设备投资，而且由于粉末成形性随着尺寸大型化而恶化，所以成品率很低，结果，靶制造成本和生产性恶化。因此，作为细长形靶，采用的是在衬板上接合多个靶材的多段式靶。在衬板上接合ITO烧结体的接合过程是这样的进行的，即在把烧结体和衬板加热到焊剂熔点以上后，用焊剂进行接合，随后进行冷却。在冷却过程中，烧结体和衬板的热膨胀率是不同的，因此，出现了弯曲和开裂。另外，在把制成的靶安装在溅射装置上以后，出现了在进行抽真空时发生的弯曲和由在溅射过程中发生的热应力引起的开裂的问题。由于靶开裂并且不能被用于溅射，所以存在着导致生产线停工的严重问题。这样的靶开裂问题随着靶尺寸增大而越发显著。为了解决这样的靶开裂问题，曾提出了规定靶表面的磨削方向并且磨削后的表面粗糙度被进一步规定为5微米以下的方案(特开2001-26863号公报)。这个提案对其中靶长度不到宽度4倍的串联装置用细长靶有效。但是，当象目前这样尺寸更大型化且长度达到宽度4倍以上时，在上述提案中，又频繁地出现了这样的问题，即在被装到靶装置上后，在抽真空后或在溅射过程中出现了靶开裂。而且，在靶形状近似于正方形的单片式溅射装置中，长轴与短轴之差小的任何方向上，也发生了弯曲，因此，上述提案不一定有效。因而，人们希望研究出一种能够有效地纺织大型的单片式溅射装置用靶以及靶长度达到宽度4倍以上的细长多段式靶开裂的对策。
技术实现思路
本专利技术的课题是提供这样的ITO溅射靶，它能够有效地抑制在把靶短轴是长轴的0.7倍-1.0倍的单片式ITO溅射靶或长度达到宽度的4倍以上的ITO溅射靶安装在装置上时、抽真空时和/或进行溅射时发生的靶开裂。本专利技术人对防止短轴是长轴的0.7倍-1.0倍的单片式ITO溅射靶及细长多段形ITO溅射靶的靶开裂进行了研究。结果发现，通过(1)提高ITO烧结体温度(2)形成能够吸收由靶产生的应力的靶结构，能够抑制与上述问题有关的开裂发生。确切地说，鉴于在使用威氏硬度、3点抗弯强度具有在预定范围内的值的烧结体的同时能够通过适当取定接合烧结体和衬板的焊剂层的厚度来解决上述问题，由此完成本专利技术。另外，本专利技术对靶全长达宽度4倍以上的细长靶进行了刻苦研究，结果发现了这样的开裂机理，(1)即便在烧结体与衬板接合时不发生弯曲，在随后的操作中(从输送罩中取出并装到装置中的作业中等)，细长靶也剧烈翘曲，(2)在这种操作中的翘曲位于两个方向上(靶面凹弯和靶面隆凸)，(3)所述翘曲为靶面凹弯的场合下，在分割部(两块烧结体以预定间隙邻接的部分)处，烧结体以图1所示截面形状相互接触，(4)如果这些烧结体强烈接触，由其冲击在该部分上产生略微的龟裂，(5)当装上发生所述龟裂的靶时，在抽真空时，靶在大气压下受压，从而靶表面在隆凸方向上弯曲，此时，由龟裂部分产生开裂。过去，由于靶长度不到宽度的4倍，所以操作时的弯曲小，即使相邻烧结体之间相互接触，也不会产生开裂，而当长度变为宽度的4倍以上时，弯曲增大，烧结体之间相互接触，结果产生开裂。鉴于此，对克服开裂对策进行了研究，结果发现，(1)提高烧结体强度，(2)形成烧结体之间难于相互碰撞的靶结构，(3)形成能够吸收由靶引起的应力的的靶结构，由此能够抑制与上述问题有关的开裂发生。因此，进一步研究的结果是，发现了能够如此解决上述问题并由此完成了本专利技术，即烧结体的威氏硬度为700以上-800以下，与在成为烧结体溅射面的面上进行的磨削加工的磨削方向平行地施加负荷而测定的3点抗弯强度为200兆帕以上-250兆帕以下，两块烧结体以预定间隙邻接的分割部的间隙的宽度为0.4毫米以上-0.8毫米以下，同时，接合所述烧结体与衬板的焊剂层的厚度为0.5毫米以上-1毫米以下。即，本专利技术涉及这样的溅射靶，它实际上是在单块衬板上接合由铟、锡和氧构成的多块烧结体而形成的多段靶，其特征在于，所述烧结体的威氏硬度为700以上-800以下，与在成为烧结体溅射面的面上进行的磨削加工的磨削方向平行地施加负荷而测定的3点抗弯强度为200兆帕以上-250兆帕以下，并且接合所述烧结体与衬板的焊剂层的厚度为0.5毫米以上-1毫米以下。尤其是，本专利技术涉及靶短轴是长轴的0.7倍-1.0倍的单片式溅射靶，它实际上是在单块衬板上接合由铟、锡和氧构成的多块烧结体而形成的多段靶，其特征在于，所述烧结体的威氏硬度为700以上-800以下，与在成为烧结体溅射面的面上进行的磨削加工的磨削方向平行地施加负荷而测定的3点抗弯强度为200兆帕以上-250兆帕以下，并且接合所述烧结体与衬板的焊剂层的厚度为0.5毫米以上-1毫米以下。另外，本专利技术涉及靶全长是宽度的4倍以上的细长多段形溅射靶，其中两块烧结体以预定间隙邻接的分割部的所述间隙的宽度为0.4毫米以上-0.8毫米以下。另外，磨削加工的磨削方向是磨削时的刀尖移动方向，具体地说，例如它是在烧结体表面上形成的筋状磨削痕迹的走向。另外，在3点抗弯强度测定中，与磨削方向平行地施加负荷来测定意味着使3点弯曲实验的力点与所述磨削方向平行，即连接3点弯曲实验的3个力点的直线与所述磨削方向平行。成为本专利技术研究对象的单片式靶以及细长多段形靶一般成长方形或近似长方形的形状。近似长方形的形状包括长方形各角经过R倒角加工的情况。作为这样的单片式溅射靶，能够举出810毫米×910毫米的例子，例如如图2所示的270毫米×455毫米的烧结体被分割成每3片并成2列的形式。这样，在本专利技术的溅射靶中，也能够有效地防止靶长轴的长度在800毫米以上的大型单片式溅射靶开裂。另外，作为细长的多段靶，它通常具有在其长度方向两端上的烧结体厚的且如图3的侧视图所示的结构。尺寸例如可以是300毫米×1780毫米。这样，在本专利技术的溅射靶中，也能够有效地防止全长是宽度的4倍以上的细长多段形靶开裂，能轻松地获得全长达1200毫米以上的细长多段形靶。根据本专利技术，能够有效地抑制在抽真空时或溅射时发生的开裂，因此，能够容易地本文档来自技高网...

【技术保护点】
溅射靶，它实际上是在单块衬板上接合由铟、锡和氧构成的多块烧结体而形成的多段靶，其特征在于，所述烧结体的威氏硬度为７００以上至８００以下，与在成为烧结体溅射面的面上进行的磨削加工的磨削方向平行地施加负荷而测定的３点抗弯强度为２００兆帕以上至２５０兆帕以下，并且接合所述烧结体与衬板的焊剂层的厚度为０．５毫米以上至１毫米以下，所述多块烧结体中的两块烧结体通过预定间隙相邻接的分割部分的所述间隙的宽度为０．４毫米以上至０．８毫米以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：内海健太郎，原慎一，长崎裕一，
申请(专利权)人：东曹株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]