专利名称：喷溅靶及其制造方法
技术领域：
本发明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。
本发明人发现，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，从而完成本发明。
本发明第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。
在这样的本发明第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。
本发明第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。
本发明的第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。
本发明的第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，详细地说明本发明。
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，推测本发明难以产生裂纹。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，但按照本发明的方法，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)。
本发明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发明的喷溅靶，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，按照本发明，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是说明本发明实施例3的靶的研磨加工的图。
图3是说明本发明比较例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
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数。
从该结果可知，研磨伤垂直于长边b方向的实施例1和2的喷溅靶，比研磨伤平行于长边b的比较例1不易产生裂纹。另外也确认，表面粗糙度Ra更小的实施例2，比实施例1更不易产生裂纹。
表1
(试验例2)用螺栓固定实施例3和比较例2的喷溅靶的各个4边，在0～4kgf/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2中示出靶开始产生裂纹时的压力和产生裂纹的靶个数。
从该结果可知，研磨伤垂直于长边b方向的实施例3的喷溅靶，比研磨伤平行于长边b的比较例2不易产生裂纹。
表2
权利要求
1.一种喷溅靶，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。
2.如权利要求1所述的喷溅靶，其特征在于，所述研磨面的表面粗糙度Ra在2μm以下。
3.一种喷溅靶的制造方法，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大致垂直于所述b边的方向进行研磨加工的工序。
4.如权利要求3所述的喷溅靶的制造方法，其特征在于，所述研磨面的表面粗糙度Ra在2μm以下。
全文摘要
本发明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。
文档编号C23C14/34GK1382828SQ0210509
公开日2002年12月4日 申请日期2002年2月21日 优先权日2001年4月24日
发明者尾野直纪, 林博光 申请人:三井金属矿业株式会社