專利名稱：靶及具備該靶的成膜裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及靶及具備該靶的成膜裝置。
背景技術：
作為用于成膜裝置的靶，已知有如專利文獻I所示的例如通過銦等的粘結劑固定于保持部件(靶電極)的靶(以下示為“結合靶”)。然而，在這種結合靶中，若要更換消耗的靶，粘結于靶的保持部件也需要一同更換。因此，存在進行其更換時需要時間及成本之類的問題。作為解決這種問題的技術，公開有涉及如專利文獻2所示的載置于保持部件的上表面且通過夾具固定于保持部件(靶托)的靶(以下示為“未結合靶”)的技術。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開平8-291382號公報專利文獻2 日本特開2004-193083號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題然而，如上述所示的未結合靶中，由于靶通過夾具被按壓于保持部件上，因此被夾具按壓的部分需要具有能夠承受該按壓的強度。但是，一般耐破裂性較弱的燒結體靶很難確保所述強度。因此，燒結體靶采用通過由銦等的粘結劑固定于保持部件的結合靶，未能消除靶的更換需要時間及成本之類的問題。本發(fā)明的目的在于提供即使為燒結體靶也能夠降低運轉(zhuǎn)成本的靶及具備該靶的成膜裝置。用于解決問題的手段為了解決上述課題，本發(fā)明的靶通過夾具而被固定于保持部件上，其特征在于，該靶為包含金屬粉體和熔點高于金屬的熔點的金屬氧化物粉體的混合物在由h < T < (其中，在上述公式中，h為金屬的熔點，為金屬氧化物的熔點或升華點)表示的燒結溫度T 下燒結而成的低氧化物燒結體。這種靶與不含金屬作為構成成分的燒結體靶相比耐破裂性較高，因此能夠降低因夾具的按壓而損壞靶之虞。其結果，即使為燒結體靶，更換靶時，也無需更換包含保持部件的整個靶裝置而能夠僅更換靶，而能夠降低運轉(zhuǎn)成本。并且，金屬優(yōu)選為Zn、Sn、Pb、Bi、In、Al及Ga中的任一種。由此，在上述燒結溫度 T的條件下易于燒結金屬粉體與金屬氧化物粉體的混合物。
并且，優(yōu)選該燒結體中，與接觸于保持部件的接觸面平行的面內(nèi)方向上的外側(cè)端部和中央部相比，金屬相對于金屬氧化物的成分比例較高。由此，能夠形成靶的面內(nèi)方向上的外側(cè)端部的耐破裂性高于中央部的靶。其結果，能夠提高被夾具按壓的部分的耐破裂性， 因此能夠進一步降低通過夾具固定靶時損壞靶之虞。并且，優(yōu)選燒結體的體積電阻率為O. 05Ω · m以下。由此，實施濺射時，能夠?qū)械膶щ娦源_保為可實施基于直流濺射法或交流濺射法的濺射的程度。其結果，能夠確保穩(wěn)定的放電。并且，優(yōu)選燒結體的燒結相對密度為90%以上。“燒結相對密度”是指與內(nèi)部沒有空隙的靶相比的容積的比率。一般若空隙量較多，則靶表面的凹凸變得明顯而成為濺射時發(fā)生粒子或電弧的原因。這種靶裝置中，由于能夠降低空隙量，因此能夠防止濺射時發(fā)生粒子或電弧，而能夠生成高品質(zhì)的薄膜。并且，構成金屬氧化物的金屬元素可為Zn。由此能夠易于形成耐破裂性優(yōu)異的陶瓷靶。本發(fā)明的成膜裝置通過將靶中所含的成膜材料附著于基板來進行成膜，其特征在于，具備真空容器、在真空容器內(nèi)保持上述靶的保持部件及固定靶和保持部件的夾具。這種成膜裝置中，靶與不含單質(zhì)金屬作為構成成分的燒結體靶相比確保耐破裂性，因此能夠通過夾具固定于保持部件。其結果，即使為燒結體靶，更換靶時，也無需更換包含保持部件的整個靶裝置而能夠僅更換靶，并能夠降低運轉(zhuǎn)成本。并且，優(yōu)選保持部件與靶之間配置有與保持部件及靶的相互對置的面接觸的熱傳導性薄膜部件。其中，保持部件有時使用接觸靶來冷卻的冷卻板。此時，即使在靶及保持部件相互接觸的表面上有凹凸時，由于導電性薄膜部件填滿形成于相互對置的面之間的空隙，因此也可充分確保靶與保持部件的接觸面積。其結果，能夠得到靶與保持部件之間的良好的熱傳導性。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的靶及具備該靶的成膜裝置，即使為燒結體靶，也能夠降低運轉(zhuǎn)成本。


圖I是表示包含本實施方式所涉及的靶的成膜裝置的結構的側(cè)視截面圖。圖2是表示圖I的靶的側(cè)視截面圖。圖3是表示本實施方式所涉及的靶的制造方法的流程圖。
具體實施例方式參考附圖對本發(fā)明所涉及的靶的優(yōu)選的實施方式進行說明。另外，說明中對相同要件或具有相同功能的要件使用相同符號，省略重復的說明。圖I是表示具備本實施方式所涉及的靶的成膜裝置的結構的側(cè)視截面圖。圖I中， 示出XYZ正交坐標系，Z軸方向與上下方向?qū)D2是表示圖I所示的祀裝置的側(cè)視截面圖。本實施方式所涉及的靶25能夠應用于所謂通過濺射法進行成膜的裝置。如圖I 所示，這種成膜裝置I主要具備有真空容器10、電源11、排氣機構12、氣體導入機構13、基板托架3及靶裝置2。真空容器10由導電性材料形成，通過后述的電源11外加正電壓。電源11對真空容器10外加正電壓，對靶25外加負電壓。排氣機構12包含未圖示的真空泵和閥，并配置于真空容器10的外側(cè)。排氣機構12使真空容器10內(nèi)減壓至成膜所需的狀態(tài)。氣體導入機構13配置于真空容器10的外側(cè)。氣體導入機構13將濺射中使用的Ar等氣體加以O2氣體等氧化性氣體而成的氣體導入至真空容器10內(nèi)部。基板托架3安裝于真空容器10的內(nèi)壁，配置于上下方向(圖I所示的Z軸)上與后述的靶裝置2對置的位置。基板托架3為固定基板31的部件，在基板托架3的上表面安裝基板31。并且，基板31介由真空容器10 及基板托架3由電源11外加負電壓。靶裝置2配置于真空容器10的內(nèi)部，如圖2所示，具備有絕緣體21、冷卻板(保持部件)22、石墨片(熱傳導性薄膜部件)24、靶25、夾具27及靶屏蔽28。絕緣體21配置于真空容器10與后述的冷卻板22之間，對真空容器10和固定有靶25的冷卻板22進行絕緣。由此，確保真空容器10與靶25的電位差。冷卻板22介由絕緣體21安裝于真空容器10的內(nèi)壁。在冷卻板22的內(nèi)部相對于圖2所示的XY平面以二維狀配置有配管(未圖示)。通過冷卻液在配管內(nèi)部流動來對冷卻板22自身進行冷卻。另外，冷卻板22優(yōu)選例如由銅或鋁之類的熱傳導性優(yōu)異的金屬材料構成。并且，當冷卻板22由鋁構成時，若在該表面進行鋁陽極化處理，則更為優(yōu)選。并且，作為冷卻板22中使用的冷卻液,優(yōu)選凝固點低于水的液體(例如Fluorinert或Galden等)。 并且，配管優(yōu)選例如由銅或鋁之類的熱傳導性優(yōu)異的金屬材料構成。靶25包含作為薄膜材料的I種的ZnO而形成。靶25在成膜裝置I中被設定為陰極。而且，若電壓外加于成膜裝置I中作為陽極設定的真空容器10與靶25之間，則產(chǎn)生的等離子體中的離子朝向靶25加速，該離子與靶25沖撞。而且，通過使因該沖撞而彈出的 ZnO構成原子等附著或堆積于基板31上來形成薄膜。靶25為作為金屬粉體的Zn粉體和熔點高于Zn的熔點的作為金屬氧化物粉體的 ZnO粉體在高于Zn的熔點且低于ZnO的熔點或升華點的溫度下燒結而成的低氧化物燒結體 (陶瓷)。這里所說的低氧化物是指包含少于由金屬元素的氧化數(shù)期待的數(shù)量的氧、即引起氧缺損(與陶瓷的化學計量組成相比)的氧化物。該靶25與不含Zn作為構成成分的燒結體靶相比耐破裂性變高，因此能夠降低因夾具的按壓而損壞靶之虞。另外，作為金屬粉體， 不僅可以利用與構成金屬氧化物(ZnO)的元素(Zn)相同的金屬，也可利用包含例如Sn、Pb、 Bi、In、Al、Ga等元素的粉體。并且，可以在金屬氧化物的粉體中混合2種以上的金屬粉體來燒結。并且，靶25形成為，距離該靶25的面內(nèi)方向上的外側(cè)端部5mm左右的區(qū)域、SP外緣部26與靶25的中央部相比，金屬Zn相對于金屬氧化物ZnO的容量比(成分比例)較高。 由此，在該靶25中，外緣部26的耐破裂性比中央部的耐破裂性優(yōu)異。由此，能夠進一步提高作為被夾具27按壓的部分的外緣部26的耐破裂性，并能夠更可靠地降低靶25通過夾具 27被固定于冷卻板22上時損壞靶25之虞。另外，該靶25中，即使與靶25的中央部相比提高外緣部26中的金屬Zn相對于金屬氧化物ZnO的重量比(成分比例)，也能夠得到與上述同樣的效果。并且，靶25形成為體積電阻率為O. 05Ω · m以下。由此，能夠由直流電源充分濺射，能夠得到充分的成膜速度。并且，靶25形成為燒結相對密度為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。其結果，能夠防止產(chǎn)生粒子或者產(chǎn)生電弧，并且形成高品質(zhì)的薄膜。石墨片24為熱傳導性薄膜部件的I種，配置于冷卻板22與后述的靶25之間。在此，有時在冷卻板22及靶25的表面形成有凹凸，并有時在相互的面接觸的部分形成大量空隙。石墨片24通過填滿這種空隙來充分確保靶25與冷卻板22的接觸面積，從而能夠提高從靶25向冷卻板22的導熱效率。夾具27通過螺栓等(未圖示)固定于冷卻板22上。夾具27將靶25按壓于冷卻板22上，并將靶25固定于冷卻板22上。并且，夾具27與靶25的外緣部26抵接，將靶25 按壓于冷卻板22上。靶屏蔽28通過絕緣物(未圖示)固定于真空容器10的內(nèi)壁，且配置于與靶25的外緣部26對置的位置。靶屏蔽28防止在冷卻板22中的露出部(未被靶25覆蓋的部分) 或夾具27上形成膜。接著，參考圖3對本實施方式所涉及的靶的制造方法進行說明。圖3是表示本實施方式所涉及的靶的制造方法的流程圖。如圖3所示，本實施方式所涉及的靶的制造方法中，首先同時稱量作為金屬粉體的Zn粉體和作為金屬氧化物粉體的ZnO粉體(步驟SI)。這時的ZnO粉體的粒徑為I 15 μ m, Zn粉體的粒徑大于ZnO粉體的粒徑且為10 100 μ m。接著，將Zn粉體、ZnO粉體及外徑不同的鋼球投入至桶狀容器中。接著，通過旋轉(zhuǎn) (球磨混合)該容器來混合Zn粉體和ZnO粉體(步驟S2 :混合工序)。接著，篩分步驟S2 中混合的Zn粉體、ZnO粉體及鋼球，從混合的Zn粉體及ZnO粉體中分離鋼球(步驟S3)。接著，將混合的Zn粉體及ZnO粉體填充于作為成型用模板的碳制的碳質(zhì)模型，與基于沖壓機的加壓同時進行加熱并燒結(熱壓)(步驟S4:燒結工序)。具體而言，將具有填充Zn粉體及ZnO粉體的填充部的內(nèi)下模內(nèi)插于可內(nèi)插內(nèi)下模的管狀外下模中。并且，通過由油壓活塞施加荷載的沖壓機從上下方向?qū)μ畛溆谔畛洳康腪n粉體及ZnO粉體進行加壓。并且，一邊加壓一邊通過配置于外下模的外側(cè)的線圈進行高頻感應加熱。本實施方式中，通過在作為不活波氣體的氬氣氛中實施燒結工序來防止Zn粉體氧化而成為金屬氧化物 ZnO(II)。這樣形成的低氧化物燒結體由于包含作為金屬的Zn，因此與僅由作為金屬氧化物的ZnO形成的燒結體相比耐破裂性優(yōu)異。并且，步驟S4中的燒結工序中，在滿足下述公式的燒結溫度T、即以高于Zn的熔點 to且低于ZnO的熔點或升華點的溫度下燒結。t0 < T < ti(在上述公式中，tQ為Zn的熔點，為ZnO的熔點或升華點)因此，例如通過在形成填充部的內(nèi)下模的內(nèi)周面形成槽部，在燒結工程中，熔融的 Zn向該槽部移動。由此，與充填部的中心部相比，Zn更集中于與形成有槽部的內(nèi)下模的內(nèi)周面相接的填充部的外側(cè)部分。由此,燒結填充于填充部的Zn粉體及ZnO粉體的燒結體中，在面內(nèi)方向上與中央部相比，外緣部的Zn相對于ZnO的容量比更高。由此，該靶中能夠使外緣部的耐破裂性高于靶的面內(nèi)方向上的中央部。
以上說明的本實施方式的靶25為作為金屬粉體的Zn粉體和熔點高于Zn的熔點的作為金屬氧化物的ZnO粉體在高于Zn的熔點&且低于ZnO的熔點或升華點A的溫度T 下燒結而成的低氧化物燒結體，因此與不含Zn作為構成成分的燒結體相比耐破裂性變高。 因此，即使在通過夾具27將靶25安裝于冷卻板22時，也能夠降低因夾具27的按壓而損壞靶25之虞。其結果即使為燒結體靶25，也能夠在更換靶25時僅更換靶25，因此能夠降低運轉(zhuǎn)成本。另外，作為與以往的僅由金屬氧化物粉體燒結的燒結體相比，本實施方式的靶25 的耐破裂性變高的理由之一可考慮如下。即，熱傳導特性及電傳導特性一般按照金屬氧化物、低氧化物、金屬的順序逐漸變得優(yōu)異。因此，低氧化物燒結體靶25易將濺射熱傳送于冷卻板22并易被冷卻。因此，可以認為濺射時靶25的溫度差變小而耐破裂性提高。以上，根據(jù)上述實施方式對本發(fā)明進行了詳細說明。但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式。本發(fā)明在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)可進行如下各種變形。上述實施方式中，以作為燒結作為金屬的Zn粉體和作為金屬氧化物的ZnO粉體而成的低氧化物燒結體的靶25為例子進行了說明，但不限于此。例如，可為作為燒結作為金屬的Zn粉體和作為金屬氧化物的ZnO粉體及MgO粉體而成的低氧化物燒結體的靶。只要滿足為金屬與熔點高于該金屬的熔點的金屬氧化物的組合之類的條件，則可為混合例如 Zn、Sn、Pb、Bi、In、Al及Ga中的任一種金屬及金屬氧化物并燒結而成的低氧化物燒結體。 并且，只要為上述條件，則作為金屬的元素和構成金屬氧化物的金屬元素也可互不相同。并且，上述實施方式中，利用靶25應用于所謂通過濺射法進行成膜的裝置的例子進行了說明，但不限于此，也能夠應用于例如通過RH)法(反應性等離子體蒸鍍法)進行成膜的裝置。符號說明I-成膜裝置2-靶裝置3-基板托架10-真空容器11-電源12-排氣機構13-氣體導入機構21-絕緣體22-冷卻板24-石墨片25-靶26-外緣部27-夾具28-靶屏蔽31-基板。
權利要求
1.一種靶，其通過夾具而被固定于保持部件上，其特征在于，該靶為包含金屬粉體和熔點高于所述金屬熔點的金屬氧化物粉體的混合物在由下述公式表示的燒結溫度T下燒結而成的低氧化物燒結體， t0 < T < t1；其中，在上述公式中，t0為所述金屬的熔點，為所述金屬氧化物的熔點或升華點。
2.如權利要求I所述的靶，其特征在于，所述金屬為Zn、Sn、Pb、Bi、In、Al及Ga中的任一種。
3.如權利要求I或2所述的靶，其特征在于，所述燒結體的與接觸于所述保持部件的接觸面平行的面內(nèi)方向上的外側(cè)端部與中央部相比，所述金屬相對于所述金屬氧化物的成分比例較高。
4.如權利要求I 3中任一項所述的靶，其特征在于，所述燒結體的體積電阻率為O. 05Ω · m以下。
5.如權利要求I 4中任一項所述的祀，其特征在于，所述燒結體的燒結相對密度為90%以上。
6.如權利要求I 5中任一項所述的祀，其特征在于，構成所述金屬氧化物的金屬元素為Zn。
7.一種成膜裝置，其特征在于，其通過將靶中所含的成膜材料附著于基板上來進行成膜，具備真空容器、在所述真空容器內(nèi)保持權利要求I 6中任一項所述的靶的保持部件、固定所述靶和所述保持部件的夾具。
8.如權利要求7項所述的成膜裝置，其特征在于，所述保持部件與所述靶之間配置有與所述保持部件及所述靶的相互對置的面接觸的熱傳導性薄膜部件。
全文摘要
本發(fā)明提供即使為燒結體靶也能夠降低運轉(zhuǎn)成本的靶及具備該靶的成膜裝置。通過夾具(27)固定于冷卻板(22)的靶(25)為包含作為金屬粉體的Zn粉體和熔點高于Zn的熔點的作為金屬氧化物的ZnO粉體的混合物在由t0＜T＜t1表示的燒結溫度T下燒結而成的低氧化物燒結體，其中，在上述公式中，t0為Zn的熔點，t1為ZnO的熔點或升華點。
文檔編號B22F3/10GK102586745SQ20121000854
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權日2011年1月13日
發(fā)明者巖田寬, 金子博 申請人:住友重機械工業(yè)株式會社