喷溅靶及其制造方法技术

本发明专利技术提供改进靶的加工方法、防止发生由应力产生的裂纹等的喷溅靶及其制造方法。在具有ａ边和ｂ边、形状比是ａ∶ｂ的矩形靶中，是ａ＜ｂ，在喷溅面和冷却面中的至少喷溅面上具有沿大致垂直于上述ｂ边的方向排列的研磨伤。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于在喷溅和薄膜形成中使用的喷溅靶。因此，为了以更高效率、低成本进行成膜，即使现在也每天进行溅射条件或溅射装置等的改进。作为其改进之一，采用使用大型的喷溅靶、使成膜面积增大从而更高效率成膜的方法。因此，要求大型的喷溅靶。但是，在制作大型的喷溅靶上，还有一些问题，其中之一是在靶上产生的应力问题。一般，通过将靶和铜制的后板叠合来制作喷溅靶。这种叠合方法，是在靶和后板之间填充低熔点金属、低熔点合金，例如In、In系合金等，加热至低熔点金属、低熔点合金的熔点以上，使靶和后板之间的低熔点金属、低熔点合金熔化后，进行冷却，通过使低熔点金属、低熔点合金再凝固，将靶和后板进行钎焊。此时，在靶是大型靶的情况下，由于靶和后板的热膨胀率的不同，从低熔点合金的再凝固温度至室温的热应变，通过低熔点金属、低熔点合金层蓄积在靶和后板之间。进而，在将上述那样结合的喷溅靶进行喷溅的场合，首先在开始，在喷溅装置上安装喷溅靶。此后，将装置内抽成真空，利用冷却水冷却喷溅靶。此时，喷溅靶经受装置内和装置外的压力差及由冷却水的水压产生的应力。该应力应变，通过低熔点合金层再蓄积在靶和后板之间。另外，在成膜时，加热靶的喷溅面，而结合面借助后板利用冷却水进行冷却。因此，在靶上进一步附加热应变。如上所述，在采用喷溅法进行成膜的过程中，在靶上产生各种各样的应力。靶越大型化，这种应力越大，在靶上产生裂缝或裂纹等。在喷溅中产生裂缝或裂纹等情况下，从裂缝或裂纹等发生打火(ア—キング)或球粒(ノジユ—ル)，而使成膜的合格率降低。因此，对此采用提高靶自身的强度，从而使靶自身不易产生裂纹的方法。作为提高靶的强度的方法，已提出增大靶的密度、在适当的温度进行烧结靶、使靶的晶粒直径达到适当大小等的方法。但是，使用提高上述的靶强度的技术，尽管靶的强度是足够的，但在喷溅中，常常发生靶开裂的问题。本专利技术人发现，在研磨加工靶时的研磨方向对靶自身的强度有显著的影响，从而完成本专利技术。本专利技术第1方面的喷溅靶，其特征在于，在具有a边和b边、形状比是a∶b的矩形靶上，是a＜b，在喷溅面和冷却面中的至少喷溅面上具有沿大致垂直于上述b边的方向排列的研磨痕。在这样的本专利技术第1方面中，沿大致垂直于矩形靶的长边的方向形成研磨痕，因此即使有应力负荷，也有不易产生裂纹的优点。本专利技术第2方面的喷溅靶，其特征在于，在第1方面中，上述研磨面的表面粗糙度Ra是2μm以下。在这样的第2方面中，研磨面的表面粗糙度Ra是2μm以下，因此是更不易产生裂纹的。本专利技术的第3方面是喷溅靶的制造方法，其特征在于，在具有a边和b边、形状比是a∶b的矩形靶的制造方法中，在a＜b时，具备将喷溅面和冷却面中的至少喷溅面沿垂直于上述b边的方向进行研磨加工的工序。在这样的第3方面中，沿大致垂直于矩形靶的长边的方向进行研磨加工，因此即使有应力负荷，也能制造不易产生裂纹的靶。本专利技术的第4方面是喷溅靶的制造方法，其特征在于，在第3方面中使上述研磨面的表面粗糙度Ra研磨加工成2μm以下。在这样的第4方面中，进行研磨面的表面粗糙度Ra成为2μm以下的研磨加工，因此得到更不易产生裂纹的靶。以下，详细地说明本专利技术。在有裂开性的靶中存在有方向性的伤时，在沿该伤的方向有垂直的拉伸应力负荷的场合，使该伤在起点发生裂缝，靶比较容易地发生开裂。但是，在沿平行于该伤方向有拉伸应力负荷的场合，不产生以该伤为起点的裂缝，因此靶变得难以开裂。根据这样的原理，推测本专利技术难以产生裂纹。即得到以下的认识在具有a边和b边、形状比是a∶b且b＞a的矩形靶中，与平行于a边方向的应力相比，难以产生平行于b边方向的应力，因此具有沿垂直于b边方向的研磨伤(研磨痕)的靶，比具有沿平行于b边方向的研磨伤的靶难以产生裂纹。这通过后述的试验例就可以清楚。在使用规定的喷溅靶进行喷溅而成膜时，在靶上产生什么样的应力的解析，因为受喷溅靶的形状、大小、进而喷溅装置的结构等的影响，所以是非常困难的。通常，像具有裂开性的陶瓷那样的靶，利用砂轮等进行研磨加工，具体地说，要使旋转的砂轮滑动而将靶研磨，但按照本专利技术的方法，在制造喷溅靶时，可以一边平行于是短边的a边使砂轮滑动，一边进行研磨。由此，就在喷溅靶上残留和研磨方向平行的研磨伤(研磨痕)。本专利技术使用的靶材料没有特别的限制，一般如果是喷溅和薄膜形成中使用的材料，就不加特别的限制。另外，虽然通过将靶和规定的后板进行叠合来制作本专利技术的喷溅靶，但后板的材质、结合材料、结合方法等没有特别的限制。作为后板，一般使用铜制或者铜合金制的后板。另外，作为结合材料，一般例如使用In、In系合金等低熔点金属、低熔点合金层。如上所述，按照本专利技术，通过使矩形靶的研磨伤垂直于长边方向，来进一步提高靶的强度，达到防止产生由应力引起的裂纹等的效果。图2是说明本专利技术实施例3的靶的研磨加工的图。图3是说明本专利技术比较例1的靶的研磨加工的图。符号说明10靶；11研磨伤；15 4分割的靶；16研磨伤；21旋转砂轮；30后板。(实施例1)如附图说明图1所示，一边使旋转的砂轮21沿垂直于长边b的方向(平行于短边a的方向)移动，一边研磨短边a是127mm、长边b是381mm、厚度t是6mm大小的一体的ITO靶10的喷溅面。研磨伤11是平行于短边a方向。沿冷却面平行于长边b的方向(垂直于短边a的方向)进行研磨加工。使用In的结合材料，将这样的ITO靶10接合在尺寸140×400mm、厚度6mm的无氧铜制的后板30上，制成喷溅靶。制作10枚同样的喷溅靶，供给试验。各个靶的喷溅面和冷却面的表面粗糙度Ra是1.5～1.8μm的范围。(实施例2)和实施例1同样地研磨与实施例1相同尺寸的靶的喷溅面和冷却面，但研磨成表面粗糙度Ra比实施例1小。制作10枚相同的喷溅靶，供给试验。各个靶的喷溅面和冷却面的表面粗糙度Ra是0.3～0.6μm的范围。(实施例3)如图2所示，将和实施例1相同尺寸的靶分割成4片，使1片的尺寸成为短边a是95.25mm、长边b是127mm、厚度t是6mm。对每个片研磨各靶15的喷溅面和冷却面。研磨方向规定为喷溅面和冷却面均垂直于长边b的方向。各靶15沿垂直于长边b的方向有研磨伤16。使用In的结合材料将这些靶15叠合在与实施例1相同尺寸的后板30上，制成喷溅靶。制作10枚相同的喷溅靶，供给试验。各个靶的喷溅面和冷却面的表面粗糙度Ra是1.5～1.7μm的范围。(比较例1)如图3所示，除了沿平行于b边的方向研磨和实施例1相同的ITO靶10A的喷溅面和冷却面的两者以外，和实施例1同样地制作喷溅靶。研磨伤11A是平行于长边b的方向。制作10枚相同的喷溅靶，供给试验。各个靶的喷溅面和冷却面的表面粗糙度Ra是1.5～1.7μm的范围。(比较例2)同样将靶分割成和实施例3相同尺寸的4片，除了均沿平行于b边研磨喷溅面和冷却面以外，和实施例3同样地制作喷溅靶。制作10枚相同的喷溅靶，供给试验。各个靶的喷溅面和冷却面的表面粗糙度Ra是1.5～1.7μm的范围。(试验例1)用螺栓固定实施例1、2和比较例1的喷溅靶的各个4边，在0～2.5kgf/cm2之间、以0.5kgf/cm2的间隔向靶的里面导入等压供给的气体，测定靶产生裂纹时的压力。在下表1中示出靶开始产生裂纹时的压力和产生裂纹的靶个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷溅靶，其特征在于，在具有ａ边和ｂ边、形状比是ａ∶ｂ的矩形靶中，是ａ＜ｂ，在喷溅面和冷却面中的至少喷溅面上具有沿大致垂直于所述ｂ边方向排列的研磨痕。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尾野直纪，林博光，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]