分割スパッタリングターゲット及びその製造方法
【課題】本発明は、複数のターゲット部材を接合して得られた分割スパッタリングターゲットにおいて、スパッタリングされることにより、バッキングプレートの構成材料が、成膜する薄膜中に混入することを効果的に防止できる技術を提供する。
【解決手段】本発明は、バッキングプレート上に、複数のターゲット部材を低融点ハンダにより接合して形成される分割スパッタリングターゲットにおいて、接合されたターゲット部材間に形成される間隙に沿って、バッキングプレートに保護体を設けたものであり、
ターゲット部材が酸化物半導体であり、保護体が高分子シートであることを特徴とする分割スパッタリングターゲットとした。
【解決手段】本発明は、バッキングプレート上に、複数のターゲット部材を低融点ハンダにより接合して形成される分割スパッタリングターゲットにおいて、接合されたターゲット部材間に形成される間隙に沿って、バッキングプレートに保護体を設けたものであり、
ターゲット部材が酸化物半導体であり、保護体が高分子シートであることを特徴とする分割スパッタリングターゲットとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のターゲット部材を接合して得られる分割スパッタリングターゲットに関し、特にターゲット部材が酸化物半導体により構成されている際に好適な分割スパッタリングターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スパッタリング法は、情報機器、ＡＶ機器、家電製品等の各電子部品を製造する際に多用されており、例えば、液晶表示装置などの表示デバイスには、薄膜トランジスタ（略称：ＴＦＴ）などの半導体素子がスパッタリング法により形成されている。透明電極層などを構成する薄膜を、大面積で、高精度に形成する製法として、スパッタリング法が極めて有効なためである。
【０００３】
ところで、最近の半導体素子においては、アモルファスシリコンに代わって、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）に代表される酸化物半導体が着目されている。そして、この酸化物半導体についても、スパッタリング法を利用して酸化物半導体薄膜を成膜することが計画されている。しかし、スパッタリングに用いる酸化物半導体のスパッタリングターゲットでは、その素材がセラミックであることから、大面積のターゲットを一枚のターゲット部材で構成することが難しい。そのため、ある程度の大きさを有する酸化物半導体ターゲット部材を複数準備し、所望の面積を有するバッキングプレート上に接合することで、大面積の酸化物半導体スパッタリングターゲットが製造されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このスパッタリングターゲットのバッキングプレートには、通常、Ｃｕ製のバッキングプレートが用いられ、このバッキングプレートとターゲット部材との接合には、熱伝導が良好な低融点ハンダ、例えばＩｎ系の金属が使用されている。例えば、大面積で、板状の酸化物半導体スパッタリングターゲットを製造する際、大面積のＣｕ製バッキングプレートを準備し、そのバッキングプレート表面を複数の区画に分け、その区画に合う面積を有する酸化物半導体ターゲット部材を複数準備する。そして、バッキングプレート上に複数のターゲット部材を配置し、Ｉｎ系やＳｎ系金属の低融点ハンダにより、すべてのターゲット部材をバッキングプレートに接合することが行われる。この接合の際、Ｃｕと酸化物半導体との熱膨張の差を考慮して、隣接するターゲット部材同士の間には、室温時に０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの間隙ができるように調整して配置されている。
【０００５】
このような複数の酸化物半導体ターゲット部材を接合して得られた分割スパッタリングターゲットを使用してスパッタリングにより薄膜を成膜して半導体素子を形成する場合、スパッタリング処理中にターゲット部材間の間隙からバッキングプレートの構成材料であるＣｕもスパッタリングされて、形成する酸化物半導体の薄膜中に混入するという問題が懸念されている。薄膜中のＣｕは、数ｐｐｍレベルの混入量であるが、その影響は酸化物半導体には極めて大きく、例えば、ＴＦＴ素子特性の中の電界効果移動度が、ターゲット部材間の間隙に相当する位置で形成された半導体素子（Ｃｕが混入した薄膜）では、それ以外の部分の半導体素子に比べて低くなる傾向があり、ＯＮ／ＯＦＦ比も低下する傾向になる。このような不具合は、昨今の大面積化傾向への大きな障害要因として指摘されており、早急な技術改善を要求されているのが現状である。さらに、このような分割スパッタリングターゲットの問題は、ターゲット部材が酸化物半導体以外の材質の場合であっても同様な不具合を生じる可能性があり、スパッタリングターゲットの大面積化を促進するためにも、解消すべき課題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２３２５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、大面積のスパッタリングターゲットであって、複数のターゲット部材を接合して得られた分割スパッタリングターゲットがスパッタリングされることにより、バッキングプレートの構成材料が、成膜する薄膜中に混入することを効果的に防止することができる、分割スパッタリングターゲットを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、バッキングプレート上に、複数のターゲット部材を低融点ハンダにより接合して形成される分割スパッタリングターゲットにおいて、接合されたターゲット部材間に形成される間隙に沿って、バッキングプレートに保護体を設けたことを特徴とするものとした。本発明によれば、バッキングプレート上に接合されたターゲット部材間に形成される間隙には、バッキングプレート表面が露出することが無く、バッキングプレートの構成材料がスパッタリングされることを効果的に防止することが可能となる。
【０００９】
本発明における保護体とは、バッキングプレート上に接合されたターゲット部材間に形成される間隙に露出するバッキングプレート表面を覆うものであって、成膜する薄膜に悪影響を与えるような物質を、スパッタリング時に間隙から発生させない作用を有するものをいう。このような保護体としては、バッキングプレート表面に、テープ状の保護部材を配置したり、保護体となる物質を塗布、めっき、スパッタリングなどにより設けたり、バッキングプレート自体の表面を酸化して酸化被膜を形成することで設けることができる。特に、本発明において、保護体はテープ状の保護部材を配置することが好ましい。
【００１０】
このような保護体の材質としては、成膜する薄膜に混入しても悪影響を与えない物質、例えば、ターゲット部材の組成を構成する元素の全部或いはその一部、これらの元素を含む合金や酸化物などを用いることができる。
【００１１】
また、別の材質としては、スパッタリング時に間隙内部でのスパッタリング現象を抑制できる物質、例えば、ターゲット部材よりもその体積抵抗が大きな物質を、即ち高抵抗物質を保護体として用いることができる。このような高抵抗物質を保護体として用いる場合、高抵抗物質の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）がターゲット部材の体積抵抗率の１０倍以上の値を有するものであることが好ましい。
【００１２】
尚、上記した保護体の材質に関しては、その材質の化学組成が、バッキングプレートに接合するために用いる低融点ハンダの化学組成とは実質的に異なるものである。例えば、金属インジウムを低融点ハンダとして用いる場合、その際の保護体は金属インジウムではないことを意味する。また、ターゲット部材間の間隙に、低融点ハンダの金属インジウムが残存する場合があるが、この間隙に残存するインジウムが固化した際には、その表面が酸化することがある。このように接合に用いる低融点ハンダの金属インジウムが間隙において固化する場合、そのインジウム表面には均一な酸化膜を形成することが困難であるため、上記した本発明の保護体としての高抵抗物質と同様な効果を奏することはできない。
【００１３】
本発明における分割スパッタリングターゲットは、板状、円筒状のものが対象となる。板状のスパッタリングターゲットは、板状バッキングプレート上に、方形面を有する板状のターゲット部材を複数平面配置して接合したものが対象となる。また、円筒状のスパッタリングターゲットは、円筒状バッキングプレートに、円筒状ターゲット部材（中空円柱）を複数貫通させて、円筒状バッキングプレートの円柱軸方向に多段状に配置して接合したもの、或いは、中空円柱を円柱軸方向に縦割りした湾曲状ターゲット部材を、円筒状バッキングプレートの外側面へ、円周方向に複数並べて、接合したものが対象となる。この板状または円筒状の分割スパッタリングターゲットは、大面積のスパッタリング装置に多用されている。尚、本発明は、板状、円筒状の形状を対象としているが、他の形状の分割スパッタリングターゲットへの適用を妨げるものではなく、ターゲット部材についてもその形状に制限はない。そして、ターゲット部材の組成についても、ＩＧＺＯやＺＴＯなどの酸化物半導体や透明電極（ＩＴＯ）やＡｌなどの金属に適用でき、ターゲット部材の組成にも制限はない。
【００１４】
本発明における保護体は、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｓｎいずれかの金属箔、或いはＺｎ、Ｔｉ、Ｓｎのいずれか一種以上を８０質量％以上含む合金箔、もしくはセラミックシート或いは高分子シートであることが好ましい。このような金属箔やセラミックシートであれば、Ｉｎ系やＳｎ系金属の低融点ハンダとの反応性が低く、酸化物半導体を成膜する場合では、成膜された酸化物半導体薄膜中へ微量に混入しても、Ｃｕに比べ、ＴＦＴ素子特性への影響を少なくすることができる。
【００１５】
また、高分子シートは、高抵抗物質であるため、スパッタリング時に、ターゲット部材間の間隙におけるスパッタリング現象が抑制され、成膜する薄膜への悪影響を防止することができる。セラミックシートとしては、アルミナやシリカ系のシートを用いることができる。本発明における高分子シートの材質としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの合成樹脂材料や、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの汎用プラスチック材料、ポリ酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂などの準汎用プラスチック材料などが挙げられる。さらに、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレートなどのエンジニアリングプラスチックやポリアリレート、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などのスーパーエンジニアリングプラスチックも使用できる。特に、ポリイミド樹脂などはテープ状の材料もあり、耐熱性、絶縁性も高いため、本願発明に適したものである。
【００１６】
金属箔またはセラミックシート、或いは高分子シートの厚みは０．０００１ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましい。金属箔またはセラミックシートの幅はターゲット部材間に形成される間隙と同じ、またはそれ以上に広いことが好ましく、作業性などを考慮すると、５．０ｍｍ〜２０ｍｍ幅にすることが好ましい。また、バッキングプレート上にＺｎ、Ｔｉ、Ｓｎいずれかの金属箔や、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｓｎのいずれか一種以上を８０質量％以上含む合金箔、もしくはセラミックシート或いは高分子シートを配置する場合、低融点ハンダや導電性両面テープなどを用いて貼付することができる。
【００１７】
本発明における保護体は、テープ状の第１保護部材とテープ状の第２保護部材とを積層した構造であることが好ましい。このようなテープ状の保護部材を積層した構造であると、本発明に係る分割スパッタリングターゲットを製造することが容易に行え、ターゲット部材やバッキングプレートの材質にあわせて第１保護部材と第２保護部材との材質を適宜選択して適用することができる。この第１保護部材と第２保護部材とのテープ幅は同等であっても、相違していてもよい。尚、この積層構造の保護体は、第１保護部材がターゲット部材側になり、第２保護部材がバッキングプレート側になる状態で、接合されたターゲット部材間に形成される間隙に沿って配置されることになる。
【００１８】
本発明における保護体をテープ状の保護部材により設ける場合、狭幅の第１保護部材と広幅の第２保護部材とを積層し、第１保護部材の両端側に第２保護部材が露出した構造とすることができる。この構造では、広幅の第２保護部材の上に、狭幅の第１保護部材が積層した二層構造となる。ターゲット部材とバッキングプレートとの接合はＩｎやＳｎなどの低融点ハンダにより行われるが、接合時の加熱処理により保護部材と低融点ハンダとが反応して合金化することが予想される。この接合のための低融点ハンダは繰り返し使用するため、使用頻度が高くなると、保護部材との合金化により、低融点ハンダの組成の変動が生じることになり、ターゲット部材とバッキングプレートとの接合が不十分になったり、接合強度や接合面積に悪影響を及ぼすことが考えられる。そこで、第２保護部材を低融点ハンダと反応しない材料を選択し、その上に低融点ハンダと反応しやすい材料による第１保護部材を設けることで、第１保護部材と低融点ハンダとの接触を抑制して、低融点ハンダの組成変動を防止することが可能となる。
【００１９】
本発明において、テープ状の保護部材を積層して保護体を設ける場合、第１保護部材の厚みは０．０００１ｍｍ〜０．３ｍｍが好ましく、第２保護部材の厚みは０．１ｍｍ〜０．７ｍｍが好ましい。第１保護部材と第２保護部材との合計厚みは、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとすることが好ましい。また、同幅の第１保護部材と第２保護部材を積層する場合、保護部材の幅は５ｍｍ〜３０ｍｍにすることが好ましい。そして、狭幅の第１保護部材と広幅の第２保護部材とを積層する場合、第１保護部材の幅はターゲット部材間に形成される間隙と同じ、またはそれ以上に広いことが好ましく、作業性などを考慮すると、５ｍｍ〜２０ｍｍが好ましい。広幅の第２保護部材の幅は第１保護部材の幅よりも３ｍｍ〜１０ｍｍ広くすることが好ましい。
【００２０】
また、本発明における保護体は、第１保護部材と、第１保護部材の両端側に並列配置された第２保護部材とからなる三列構造にすることもできる。このように、第１保護部材の両側に第２保護部材を並列に配置すると、上記した狭幅と広幅の保護部材を積層した二層構造の保護体と同様の効果を奏するものとなる。尚、第１保護部材の両端側とは、テープ状の第１保護部材の長手方向に延びる両端辺のことをいう。この三列構造の保護体とする場合、第１保護部材及び第２保護部材の厚みは、０．０００１ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましい。また、第１保護部材の幅はターゲット部材間に形成される間隙と同じ、またはそれ以上に広いことが好ましく、作業性などを考慮すると、５ｍｍ〜２０ｍｍが好ましく、第２保護部材の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。
【００２１】
本発明における保護体が上記した二層構造或いは三列構造とする場合、第２保護部材を、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅのいずれかの単金属またはこれらのいずれかを含む合金からなる金属箔として、第１保護部材を、ターゲット部材に含まれる元素の一種以上を含む単金属または合金もしくはセラミック材料で形成することが好ましい。本発明におけるターゲット部材が酸化物半導体により構成されている場合、ターゲット部材を構成する酸化物半導体に含まれる元素の一種からなる単金属または合金もしくはセラミック材料で第１保護部材を形成することが好ましい。
【００２２】
また、本発明における保護体が、上記した二層構造或いは三列構造とする場合、第１保護部材はＩｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｍｇのいずれか一種以上を含む酸化物又は窒化物からなるセラミック材料により形成することが好ましい。これらセラミック材料であれば、ターゲット部材と同組成か、或いは一部の組成がターゲット部材と同じとなるので、成膜した際に膜中に混入したとしても、ＴＦＴ素子特性への影響が小さいからである。また、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、などのセラミック材料であれば、抵抗が高いため、スパッタリングの際に分割部分へのプラズマの進入が抑制され、ＺｒやＡｌのスパッタリングが効果的に防止できる。このセラミック材料としては、例えば、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＩＺＯ、ＩＧＺＯなどや、ＺｒＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＺｎＮ、ＩｎＮなどが挙げられる。尚、これらセラミック材料は、金属のように箔としての加工が難しいため、蒸着法、スパッタリング法、プラズマ溶射法、塗布法などを利用して第１保護部材を形成することで本発明を適用できる。
【００２３】
本発明におけるターゲット部材が酸化物半導体である場合、その酸化物半導体は、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａのいずれか一種以上を含む酸化物からなるものを用いることができる。具体的には、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）、ＧＺＯ（Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）、ＩＺＯ（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）、ＺｎＯが挙げられる。
【００２４】
また、本発明におけるターゲット部材が酸化物半導体である場合、その酸化物半導体はＳｎ、Ｔｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｙ、Ｌａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａのいずれか一種以上を含む酸化物からなるものを用いることができる。具体的には、Ｓｎ−Ｂａ−Ｏ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｔｉ−Ｏ、Ｓｎ−Ｃａ−Ｏ、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ、Ｚｎ−Ｃａ−Ｏ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｇｅ−Ｏ、または、これらの酸化物のＧｅをＭｇ、Ｙ、Ｌａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａに変更した酸化物が挙げられる。
【００２５】
そして、本発明におけるターゲット部材が酸化物半導体である場合、その酸化物半導体は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれか一種以上を含む酸化物からなるものを用いることができる。具体的にはＣｕ２Ｏ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２、ＣｕＩｎＯ２が挙げられる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、複数のターゲット部材を接合して得られた分割スパッタリングターゲットにおいて、スパッタリングされることにより、バッキングプレートの構成材料が、成膜する薄膜中に混入することを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】分割スパッタリングターゲット概略斜視図。
【図２】本実施形態のバッキングプレートの概略平面図。
【図３】単層の保護体を配置した概略断面図。
【図４】二層構造の保護体を配置した概略断面図。
【図５】異なる幅の保護部材による二層構造の保護体を配置した概略断面図。
【図６】三列構造の保護体を配置した概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明における実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
本実施形態の板状のスパッタリンターゲットは、図１に示すように、Ｃｕ製バッキングプレート１０に、複数のターゲット部材２０を配置して接合したものである。これらのターゲット部材同士の間には、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの間隙３０が形成されている。
【００３０】
図２に示すように、バッキングプレート１０の表面には、ターゲット部材同士間に形成される間隙に相当する位置に、保護体５０が貼付されている。保護体は、低融点ハンダや導電性両面テープなどを用いて、バッキングプレート１０表面に貼付することができる。
【００３１】
６枚のターゲット部材は、ＩｎやＳｎの低融点ハンダを用いて、図１に示すように配置して接合される。この接合は、バッキングプレートとターゲット部材とをともに所定温度にまで加熱して、バッキングプレート表面に、溶融した低融点ハンダ（ＩｎやＳｎ）を塗布し、ターゲット部材をその低融点ハンダ上に配置し、室温まで冷却することにより行われる。
【００３２】
図３には、単層の保護体を用いた場合の断面概略図を示す。単層の保護体５０は、厚み０．０００１ｍｍ〜１．０ｍｍであり、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｓｎいずれかの金属箔、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｓｎいずれか一種以上を８０質量％以上含む合金箔で形成されている。この単層の保護体５０の両端側には、Ｉｎの低融点ハンダ６０が存在した状態となっている。
【００３３】
図４には、同幅のテープ状保護部材を積層した二層構造の保護体の断面概略図を示す。二層構造の保護体５０は、第１保護部材５１と第２保護部材５２とから構成されている。そして、この第１保護部材５１と第２保護部材との幅は、作業性などを考慮して５ｍｍ〜２０ｍｍとしている。また、第１保護部材５１及び、第２保護部材５２の両端側には、Ｉｎの低融点ハンダ６０が存在した状態となっている。
【００３４】
図５には、異なる幅の保護部材を積層した二層構造の保護体の断面概略図を示す。二層構造の保護体５０は、第１保護部材５１と第２保護部材５２とから構成されている。そして、この第１保護部材５１の幅は、作業性などを考慮して５ｍｍ〜２０ｍｍとしており、第２保護部材５２の幅は８〜３０ｍｍであり、第１保護部材よりも第２保護部材の方が幅は広い。そして、第２保護部材のほぼ中央に第１保護部材５１が配置されることにより、第１保護部材の両端側に第２保護部材５２が露出した状態となっている。この露出した部分の幅は、両端側のそれぞれの片側で１．５ｍｍ〜５ｍｍである。また、第１保護部材５１及び、第２保護部材５２の両端側には、Ｉｎの低融点ハンダ６０が存在した状態となっている。
【００３５】
図４及び図５で示す第２保護部材５２は、厚み０．１ｍｍ〜０．７ｍｍであり、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅのいずれかの金属箔、これらいずれか一種以上を含む合金箔で形成されている。図４及び図５で示す第１保護部材５１は、厚み０．０００１ｍｍ〜０．３ｍｍであり、ターゲット部材２０を構成する元素の一種からなる単金属、ターゲット部材に含まれる元素の一種以上を含む合金、或いは、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＩＺＯ、ＩＧＺＯのいずれかのセラミック材料により形成されている。
【００３６】
図４及び図５で示す二層構造の保護体は、例えば、０．３ｍｍ厚みのＣｕ箔に、プラズマ溶射によってＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２のセラミックスを吹き付けることにより作製できる。市販のガスプラズマ溶射装置を用い、厚み０．３ｍｍのＣｕ箔表面に、平均粒径２００μｍのＺｒＯ２粉末を原料として、０．０００１ｍｍ厚のＺｒＯ２セラミック層が形成できた。また、Ａｌ２Ｏ３の場合も同様にして作製できた。
【００３７】
図６には、三列構造の保護体を用いた場合の断面概略図を示す。三列構造の保護体５０は、第１保護部材５１の長手方向に延びる両端辺の両側に、第２保護部材５２を並列配置した構造とされている。この場合、第１保護部材５１の幅は、作業性などを考慮して５ｍｍ〜２０ｍｍとしており、第２保護部材５２の幅は３〜１０ｍｍである。図６に示すように、第１保護部材５１の両端には第２保護部材が配置され、その第２保護部材５２の一端側にはＩｎの低融点ハンダ６０が存在した状態となっている。また、第１保護部材及び第２保護部材の厚みは、０．０００１ｍｍ〜１．０ｍｍである。
【００３８】
図３〜図６において保護体として高抵抗物質を用いる場合は、図３の保護体５０、図４〜図６における第１保護部材５１を高抵抗物質により形成することになる。つまり、図３〜図６において、ターゲット部材、バッキングプレート、低融点ハンダ、保護体（第１保護部材）の中で、保護体（第１保護部材）が最大体積抵抗率値を有することが重要になる。このような高抵抗物質の保護体を用いた分割スパッタリングターゲットは、直流スパッタ法、高周波スパッタ法のいずれにおいても効果を発揮するが、特に直流スパッタ法において好適なものである。
【実施例】
【００３９】
以下、具体的な実施例について説明する。製造した分割スパッタリングターゲットは、無酸素銅製のバッキングプレート（厚み３０ｍｍ、縦６３０ｍｍ、横７１０ｍｍ）と、６枚のＩＧＺＯ製ターゲット部材（厚み６ｍｍ、縦２１０ｍｍ、横３５５ｍｍ）とを接合して製造した。接合用の低融点ハンダはＩｎを用いた。尚、ターゲット部材間の間隙は０．５ｍｍとした。
【００４０】
ＩＧＺＯ製ターゲット部材は、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＺｎＯの各原料粉末を１ｍｏｌ：１ｍｏｌ：２ｍｏｌの比率で秤量し、２０時間のボールミルによる混合処理をした。そして、バインダーとして４質量％に希釈したポリビニルアルコール水溶液を、粉総量に対して８質量％添加して混合した後、５００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で成型した。その後、大気中１４５０℃、８時間の焼成処理をして板状の焼結体を得た。そして、この焼結体を平面研削機により両面を研磨して、厚み６ｍｍ、縦２１０ｍｍ、横３５５ｍｍのＩＧＺＯ製ターゲット部材を製造した。
【００４１】
単層の保護体としては、厚み０．３ｍｍのＺｎ、Ｔｉの２種類の金属箔を用いた。幅の異なる保護部材を積層した二層構造の保護体としては、厚み０．３ｍｍ、幅２０ｍｍのＣｕ金属箔を第２保護部材として、厚み０．１ｍｍ、幅１５ｍｍＺｎ箔を第１帯保護部材として積層したものを用いた。また、もう一つの幅の異なる保護部材を積層した二層構造の保護体として、厚み０．３ｍｍ、幅２０ｍｍのＣｕ金属箔の第２帯状保護体に、原子比でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１の合金ターゲットを用いてスパッタリングにより、０．０００１ｍｍ厚のＩＧＺ膜（幅１５ｍｍ）を第１保護部材として形成したものを用いた。さらに、同じ幅の保護部材を積層した二層構造の保護体として、厚み０．３ｍｍ、幅２０ｍｍのＣｕ金属箔を第２保護部材として、厚み１００μｍのＺｒＯ２を第１保護部材として、スパッタリングにより第２保護部材の全幅にわたって被覆したものを用いた。また、ＺｒＯ２の代わりに、Ａｌ２Ｏ３を被覆したものも用いた。
【００４２】
各分割スパッタリングターゲットを作製し、スパッタ評価試験を行った。このスパッタ評価試験は、スパッタリング装置（ＳＭＤ−４５０Ｂ、アルバック社製）を用い、無アルカリガラス基板（日本電気硝子社製）に厚み１４μｍのＩＧＺＯ薄膜を成膜した。そして、この成膜した基板について、分割スパッタリングターゲットの間隙部分に相当する直上部を基板及び、間隙部分以外の基板を切り出した。切り出した基板について、原子吸光分析によりＩＧＺＯ薄膜中のＣｕの混入量を測定してスパッタ評価を行った。その結果を表１に示す。尚、比較として、間隙部分に保護体を配置しいていない分割スパッタリングターゲットについても同様にスパッタ評価試験を行った。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１に示すように、保護体を設けた場合は、ＩＧＺＯ薄膜へのＣｕの混入量は２ｐｐｍ未満（原子吸光分析の検出限界以下）であった。これに対して、保護体を設けていない場合は、ＩＧＺＯ薄膜へのＣｕの混入量は間隙部分で１９ｐｐｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、分割スパッタリングターゲットを用いて大面積の薄膜を形成する際に、成膜する薄膜への不純物の混入を効果的に防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ バッキングプレート
２０ ターゲット部材
３０ 間隙
５０ 保護体
５１ 第１保護部材
５２ 第２保護部材
６０ 低融点ハンダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のターゲット部材を接合して得られる分割スパッタリングターゲットに関し、特にターゲット部材が酸化物半導体により構成されている際に好適な分割スパッタリングターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スパッタリング法は、情報機器、ＡＶ機器、家電製品等の各電子部品を製造する際に多用されており、例えば、液晶表示装置などの表示デバイスには、薄膜トランジスタ（略称：ＴＦＴ）などの半導体素子がスパッタリング法により形成されている。透明電極層などを構成する薄膜を、大面積で、高精度に形成する製法として、スパッタリング法が極めて有効なためである。
【０００３】
ところで、最近の半導体素子においては、アモルファスシリコンに代わって、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）に代表される酸化物半導体が着目されている。そして、この酸化物半導体についても、スパッタリング法を利用して酸化物半導体薄膜を成膜することが計画されている。しかし、スパッタリングに用いる酸化物半導体のスパッタリングターゲットでは、その素材がセラミックであることから、大面積のターゲットを一枚のターゲット部材で構成することが難しい。そのため、ある程度の大きさを有する酸化物半導体ターゲット部材を複数準備し、所望の面積を有するバッキングプレート上に接合することで、大面積の酸化物半導体スパッタリングターゲットが製造されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このスパッタリングターゲットのバッキングプレートには、通常、Ｃｕ製のバッキングプレートが用いられ、このバッキングプレートとターゲット部材との接合には、熱伝導が良好な低融点ハンダ、例えばＩｎ系の金属が使用されている。例えば、大面積で、板状の酸化物半導体スパッタリングターゲットを製造する際、大面積のＣｕ製バッキングプレートを準備し、そのバッキングプレート表面を複数の区画に分け、その区画に合う面積を有する酸化物半導体ターゲット部材を複数準備する。そして、バッキングプレート上に複数のターゲット部材を配置し、Ｉｎ系やＳｎ系金属の低融点ハンダにより、すべてのターゲット部材をバッキングプレートに接合することが行われる。この接合の際、Ｃｕと酸化物半導体との熱膨張の差を考慮して、隣接するターゲット部材同士の間には、室温時に０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの間隙ができるように調整して配置されている。
【０００５】
このような複数の酸化物半導体ターゲット部材を接合して得られた分割スパッタリングターゲットを使用してスパッタリングにより薄膜を成膜して半導体素子を形成する場合、スパッタリング処理中にターゲット部材間の間隙からバッキングプレートの構成材料であるＣｕもスパッタリングされて、形成する酸化物半導体の薄膜中に混入するという問題が懸念されている。薄膜中のＣｕは、数ｐｐｍレベルの混入量であるが、その影響は酸化物半導体には極めて大きく、例えば、ＴＦＴ素子特性の中の電界効果移動度が、ターゲット部材間の間隙に相当する位置で形成された半導体素子（Ｃｕが混入した薄膜）では、それ以外の部分の半導体素子に比べて低くなる傾向があり、ＯＮ／ＯＦＦ比も低下する傾向になる。このような不具合は、昨今の大面積化傾向への大きな障害要因として指摘されており、早急な技術改善を要求されているのが現状である。さらに、このような分割スパッタリングターゲットの問題は、ターゲット部材が酸化物半導体以外の材質の場合であっても同様な不具合を生じる可能性があり、スパッタリングターゲットの大面積化を促進するためにも、解消すべき課題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２３２５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、大面積のスパッタリングターゲットであって、複数のターゲット部材を接合して得られた分割スパッタリングターゲットがスパッタリングされることにより、バッキングプレートの構成材料が、成膜する薄膜中に混入することを効果的に防止することができる、分割スパッタリングターゲットを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、バッキングプレート上に、複数のターゲット部材を低融点ハンダにより接合して形成される分割スパッタリングターゲットにおいて、接合されたターゲット部材間に形成される間隙に沿って、バッキングプレートに保護体を設けたことを特徴とするものとした。本発明によれば、バッキングプレート上に接合されたターゲット部材間に形成される間隙には、バッキングプレート表面が露出することが無く、バッキングプレートの構成材料がスパッタリングされることを効果的に防止することが可能となる。
【０００９】
本発明における保護体とは、バッキングプレート上に接合されたターゲット部材間に形成される間隙に露出するバッキングプレート表面を覆うものであって、成膜する薄膜に悪影響を与えるような物質を、スパッタリング時に間隙から発生させない作用を有するものをいう。このような保護体としては、バッキングプレート表面に、テープ状の保護部材を配置したり、保護体となる物質を塗布、めっき、スパッタリングなどにより設けたり、バッキングプレート自体の表面を酸化して酸化被膜を形成することで設けることができる。特に、本発明において、保護体はテープ状の保護部材を配置することが好ましい。
【００１０】
このような保護体の材質としては、成膜する薄膜に混入しても悪影響を与えない物質、例えば、ターゲット部材の組成を構成する元素の全部或いはその一部、これらの元素を含む合金や酸化物などを用いることができる。
【００１１】
また、別の材質としては、スパッタリング時に間隙内部でのスパッタリング現象を抑制できる物質、例えば、ターゲット部材よりもその体積抵抗が大きな物質を、即ち高抵抗物質を保護体として用いることができる。このような高抵抗物質を保護体として用いる場合、高抵抗物質の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）がターゲット部材の体積抵抗率の１０倍以上の値を有するものであることが好ましい。
【００１２】
尚、上記した保護体の材質に関しては、その材質の化学組成が、バッキングプレートに接合するために用いる低融点ハンダの化学組成とは実質的に異なるものである。例えば、金属インジウムを低融点ハンダとして用いる場合、その際の保護体は金属インジウムではないことを意味する。また、ターゲット部材間の間隙に、低融点ハンダの金属インジウムが残存する場合があるが、この間隙に残存するインジウムが固化した際には、その表面が酸化することがある。このように接合に用いる低融点ハンダの金属インジウムが間隙において固化する場合、そのインジウム表面には均一な酸化膜を形成することが困難であるため、上記した本発明の保護体としての高抵抗物質と同様な効果を奏することはできない。
【００１３】
本発明における分割スパッタリングターゲットは、板状、円筒状のものが対象となる。板状のスパッタリングターゲットは、板状バッキングプレート上に、方形面を有する板状のターゲット部材を複数平面配置して接合したものが対象となる。また、円筒状のスパッタリングターゲットは、円筒状バッキングプレートに、円筒状ターゲット部材（中空円柱）を複数貫通させて、円筒状バッキングプレートの円柱軸方向に多段状に配置して接合したもの、或いは、中空円柱を円柱軸方向に縦割りした湾曲状ターゲット部材を、円筒状バッキングプレートの外側面へ、円周方向に複数並べて、接合したものが対象となる。この板状または円筒状の分割スパッタリングターゲットは、大面積のスパッタリング装置に多用されている。尚、本発明は、板状、円筒状の形状を対象としているが、他の形状の分割スパッタリングターゲットへの適用を妨げるものではなく、ターゲット部材についてもその形状に制限はない。そして、ターゲット部材の組成についても、ＩＧＺＯやＺＴＯなどの酸化物半導体や透明電極（ＩＴＯ）やＡｌなどの金属に適用でき、ターゲット部材の組成にも制限はない。
【００１４】
本発明における保護体は、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｓｎいずれかの金属箔、或いはＺｎ、Ｔｉ、Ｓｎのいずれか一種以上を８０質量％以上含む合金箔、もしくはセラミックシート或いは高分子シートであることが好ましい。このような金属箔やセラミックシートであれば、Ｉｎ系やＳｎ系金属の低融点ハンダとの反応性が低く、酸化物半導体を成膜する場合では、成膜された酸化物半導体薄膜中へ微量に混入しても、Ｃｕに比べ、ＴＦＴ素子特性への影響を少なくすることができる。
【００１５】
また、高分子シートは、高抵抗物質であるため、スパッタリング時に、ターゲット部材間の間隙におけるスパッタリング現象が抑制され、成膜する薄膜への悪影響を防止することができる。セラミックシートとしては、アルミナやシリカ系のシートを用いることができる。本発明における高分子シートの材質としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの合成樹脂材料や、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの汎用プラスチック材料、ポリ酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂などの準汎用プラスチック材料などが挙げられる。さらに、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレートなどのエンジニアリングプラスチックやポリアリレート、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などのスーパーエンジニアリングプラスチックも使用できる。特に、ポリイミド樹脂などはテープ状の材料もあり、耐熱性、絶縁性も高いため、本願発明に適したものである。
【００１６】
金属箔またはセラミックシート、或いは高分子シートの厚みは０．０００１ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましい。金属箔またはセラミックシートの幅はターゲット部材間に形成される間隙と同じ、またはそれ以上に広いことが好ましく、作業性などを考慮すると、５．０ｍｍ〜２０ｍｍ幅にすることが好ましい。また、バッキングプレート上にＺｎ、Ｔｉ、Ｓｎいずれかの金属箔や、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｓｎのいずれか一種以上を８０質量％以上含む合金箔、もしくはセラミックシート或いは高分子シートを配置する場合、低融点ハンダや導電性両面テープなどを用いて貼付することができる。
【００１７】
本発明における保護体は、テープ状の第１保護部材とテープ状の第２保護部材とを積層した構造であることが好ましい。このようなテープ状の保護部材を積層した構造であると、本発明に係る分割スパッタリングターゲットを製造することが容易に行え、ターゲット部材やバッキングプレートの材質にあわせて第１保護部材と第２保護部材との材質を適宜選択して適用することができる。この第１保護部材と第２保護部材とのテープ幅は同等であっても、相違していてもよい。尚、この積層構造の保護体は、第１保護部材がターゲット部材側になり、第２保護部材がバッキングプレート側になる状態で、接合されたターゲット部材間に形成される間隙に沿って配置されることになる。
【００１８】
本発明における保護体をテープ状の保護部材により設ける場合、狭幅の第１保護部材と広幅の第２保護部材とを積層し、第１保護部材の両端側に第２保護部材が露出した構造とすることができる。この構造では、広幅の第２保護部材の上に、狭幅の第１保護部材が積層した二層構造となる。ターゲット部材とバッキングプレートとの接合はＩｎやＳｎなどの低融点ハンダにより行われるが、接合時の加熱処理により保護部材と低融点ハンダとが反応して合金化することが予想される。この接合のための低融点ハンダは繰り返し使用するため、使用頻度が高くなると、保護部材との合金化により、低融点ハンダの組成の変動が生じることになり、ターゲット部材とバッキングプレートとの接合が不十分になったり、接合強度や接合面積に悪影響を及ぼすことが考えられる。そこで、第２保護部材を低融点ハンダと反応しない材料を選択し、その上に低融点ハンダと反応しやすい材料による第１保護部材を設けることで、第１保護部材と低融点ハンダとの接触を抑制して、低融点ハンダの組成変動を防止することが可能となる。
【００１９】
本発明において、テープ状の保護部材を積層して保護体を設ける場合、第１保護部材の厚みは０．０００１ｍｍ〜０．３ｍｍが好ましく、第２保護部材の厚みは０．１ｍｍ〜０．７ｍｍが好ましい。第１保護部材と第２保護部材との合計厚みは、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとすることが好ましい。また、同幅の第１保護部材と第２保護部材を積層する場合、保護部材の幅は５ｍｍ〜３０ｍｍにすることが好ましい。そして、狭幅の第１保護部材と広幅の第２保護部材とを積層する場合、第１保護部材の幅はターゲット部材間に形成される間隙と同じ、またはそれ以上に広いことが好ましく、作業性などを考慮すると、５ｍｍ〜２０ｍｍが好ましい。広幅の第２保護部材の幅は第１保護部材の幅よりも３ｍｍ〜１０ｍｍ広くすることが好ましい。
【００２０】
また、本発明における保護体は、第１保護部材と、第１保護部材の両端側に並列配置された第２保護部材とからなる三列構造にすることもできる。このように、第１保護部材の両側に第２保護部材を並列に配置すると、上記した狭幅と広幅の保護部材を積層した二層構造の保護体と同様の効果を奏するものとなる。尚、第１保護部材の両端側とは、テープ状の第１保護部材の長手方向に延びる両端辺のことをいう。この三列構造の保護体とする場合、第１保護部材及び第２保護部材の厚みは、０．０００１ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましい。また、第１保護部材の幅はターゲット部材間に形成される間隙と同じ、またはそれ以上に広いことが好ましく、作業性などを考慮すると、５ｍｍ〜２０ｍｍが好ましく、第２保護部材の幅は３ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。
【００２１】
本発明における保護体が上記した二層構造或いは三列構造とする場合、第２保護部材を、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅのいずれかの単金属またはこれらのいずれかを含む合金からなる金属箔として、第１保護部材を、ターゲット部材に含まれる元素の一種以上を含む単金属または合金もしくはセラミック材料で形成することが好ましい。本発明におけるターゲット部材が酸化物半導体により構成されている場合、ターゲット部材を構成する酸化物半導体に含まれる元素の一種からなる単金属または合金もしくはセラミック材料で第１保護部材を形成することが好ましい。
【００２２】
また、本発明における保護体が、上記した二層構造或いは三列構造とする場合、第１保護部材はＩｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｍｇのいずれか一種以上を含む酸化物又は窒化物からなるセラミック材料により形成することが好ましい。これらセラミック材料であれば、ターゲット部材と同組成か、或いは一部の組成がターゲット部材と同じとなるので、成膜した際に膜中に混入したとしても、ＴＦＴ素子特性への影響が小さいからである。また、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、などのセラミック材料であれば、抵抗が高いため、スパッタリングの際に分割部分へのプラズマの進入が抑制され、ＺｒやＡｌのスパッタリングが効果的に防止できる。このセラミック材料としては、例えば、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＩＺＯ、ＩＧＺＯなどや、ＺｒＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＺｎＮ、ＩｎＮなどが挙げられる。尚、これらセラミック材料は、金属のように箔としての加工が難しいため、蒸着法、スパッタリング法、プラズマ溶射法、塗布法などを利用して第１保護部材を形成することで本発明を適用できる。
【００２３】
本発明におけるターゲット部材が酸化物半導体である場合、その酸化物半導体は、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａのいずれか一種以上を含む酸化物からなるものを用いることができる。具体的には、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）、ＧＺＯ（Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ）、ＩＺＯ（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）、ＺｎＯが挙げられる。
【００２４】
また、本発明におけるターゲット部材が酸化物半導体である場合、その酸化物半導体はＳｎ、Ｔｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｙ、Ｌａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａのいずれか一種以上を含む酸化物からなるものを用いることができる。具体的には、Ｓｎ−Ｂａ−Ｏ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｔｉ−Ｏ、Ｓｎ−Ｃａ−Ｏ、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｚｎ−Ｇｅ−Ｏ、Ｚｎ−Ｃａ−Ｏ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｇｅ−Ｏ、または、これらの酸化物のＧｅをＭｇ、Ｙ、Ｌａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａに変更した酸化物が挙げられる。
【００２５】
そして、本発明におけるターゲット部材が酸化物半導体である場合、その酸化物半導体は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれか一種以上を含む酸化物からなるものを用いることができる。具体的にはＣｕ２Ｏ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２、ＣｕＩｎＯ２が挙げられる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、複数のターゲット部材を接合して得られた分割スパッタリングターゲットにおいて、スパッタリングされることにより、バッキングプレートの構成材料が、成膜する薄膜中に混入することを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】分割スパッタリングターゲット概略斜視図。
【図２】本実施形態のバッキングプレートの概略平面図。
【図３】単層の保護体を配置した概略断面図。
【図４】二層構造の保護体を配置した概略断面図。
【図５】異なる幅の保護部材による二層構造の保護体を配置した概略断面図。
【図６】三列構造の保護体を配置した概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明における実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
本実施形態の板状のスパッタリンターゲットは、図１に示すように、Ｃｕ製バッキングプレート１０に、複数のターゲット部材２０を配置して接合したものである。これらのターゲット部材同士の間には、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの間隙３０が形成されている。
【００３０】
図２に示すように、バッキングプレート１０の表面には、ターゲット部材同士間に形成される間隙に相当する位置に、保護体５０が貼付されている。保護体は、低融点ハンダや導電性両面テープなどを用いて、バッキングプレート１０表面に貼付することができる。
【００３１】
６枚のターゲット部材は、ＩｎやＳｎの低融点ハンダを用いて、図１に示すように配置して接合される。この接合は、バッキングプレートとターゲット部材とをともに所定温度にまで加熱して、バッキングプレート表面に、溶融した低融点ハンダ（ＩｎやＳｎ）を塗布し、ターゲット部材をその低融点ハンダ上に配置し、室温まで冷却することにより行われる。
【００３２】
図３には、単層の保護体を用いた場合の断面概略図を示す。単層の保護体５０は、厚み０．０００１ｍｍ〜１．０ｍｍであり、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｓｎいずれかの金属箔、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｓｎいずれか一種以上を８０質量％以上含む合金箔で形成されている。この単層の保護体５０の両端側には、Ｉｎの低融点ハンダ６０が存在した状態となっている。
【００３３】
図４には、同幅のテープ状保護部材を積層した二層構造の保護体の断面概略図を示す。二層構造の保護体５０は、第１保護部材５１と第２保護部材５２とから構成されている。そして、この第１保護部材５１と第２保護部材との幅は、作業性などを考慮して５ｍｍ〜２０ｍｍとしている。また、第１保護部材５１及び、第２保護部材５２の両端側には、Ｉｎの低融点ハンダ６０が存在した状態となっている。
【００３４】
図５には、異なる幅の保護部材を積層した二層構造の保護体の断面概略図を示す。二層構造の保護体５０は、第１保護部材５１と第２保護部材５２とから構成されている。そして、この第１保護部材５１の幅は、作業性などを考慮して５ｍｍ〜２０ｍｍとしており、第２保護部材５２の幅は８〜３０ｍｍであり、第１保護部材よりも第２保護部材の方が幅は広い。そして、第２保護部材のほぼ中央に第１保護部材５１が配置されることにより、第１保護部材の両端側に第２保護部材５２が露出した状態となっている。この露出した部分の幅は、両端側のそれぞれの片側で１．５ｍｍ〜５ｍｍである。また、第１保護部材５１及び、第２保護部材５２の両端側には、Ｉｎの低融点ハンダ６０が存在した状態となっている。
【００３５】
図４及び図５で示す第２保護部材５２は、厚み０．１ｍｍ〜０．７ｍｍであり、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅのいずれかの金属箔、これらいずれか一種以上を含む合金箔で形成されている。図４及び図５で示す第１保護部材５１は、厚み０．０００１ｍｍ〜０．３ｍｍであり、ターゲット部材２０を構成する元素の一種からなる単金属、ターゲット部材に含まれる元素の一種以上を含む合金、或いは、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＩＺＯ、ＩＧＺＯのいずれかのセラミック材料により形成されている。
【００３６】
図４及び図５で示す二層構造の保護体は、例えば、０．３ｍｍ厚みのＣｕ箔に、プラズマ溶射によってＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２のセラミックスを吹き付けることにより作製できる。市販のガスプラズマ溶射装置を用い、厚み０．３ｍｍのＣｕ箔表面に、平均粒径２００μｍのＺｒＯ２粉末を原料として、０．０００１ｍｍ厚のＺｒＯ２セラミック層が形成できた。また、Ａｌ２Ｏ３の場合も同様にして作製できた。
【００３７】
図６には、三列構造の保護体を用いた場合の断面概略図を示す。三列構造の保護体５０は、第１保護部材５１の長手方向に延びる両端辺の両側に、第２保護部材５２を並列配置した構造とされている。この場合、第１保護部材５１の幅は、作業性などを考慮して５ｍｍ〜２０ｍｍとしており、第２保護部材５２の幅は３〜１０ｍｍである。図６に示すように、第１保護部材５１の両端には第２保護部材が配置され、その第２保護部材５２の一端側にはＩｎの低融点ハンダ６０が存在した状態となっている。また、第１保護部材及び第２保護部材の厚みは、０．０００１ｍｍ〜１．０ｍｍである。
【００３８】
図３〜図６において保護体として高抵抗物質を用いる場合は、図３の保護体５０、図４〜図６における第１保護部材５１を高抵抗物質により形成することになる。つまり、図３〜図６において、ターゲット部材、バッキングプレート、低融点ハンダ、保護体（第１保護部材）の中で、保護体（第１保護部材）が最大体積抵抗率値を有することが重要になる。このような高抵抗物質の保護体を用いた分割スパッタリングターゲットは、直流スパッタ法、高周波スパッタ法のいずれにおいても効果を発揮するが、特に直流スパッタ法において好適なものである。
【実施例】
【００３９】
以下、具体的な実施例について説明する。製造した分割スパッタリングターゲットは、無酸素銅製のバッキングプレート（厚み３０ｍｍ、縦６３０ｍｍ、横７１０ｍｍ）と、６枚のＩＧＺＯ製ターゲット部材（厚み６ｍｍ、縦２１０ｍｍ、横３５５ｍｍ）とを接合して製造した。接合用の低融点ハンダはＩｎを用いた。尚、ターゲット部材間の間隙は０．５ｍｍとした。
【００４０】
ＩＧＺＯ製ターゲット部材は、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＺｎＯの各原料粉末を１ｍｏｌ：１ｍｏｌ：２ｍｏｌの比率で秤量し、２０時間のボールミルによる混合処理をした。そして、バインダーとして４質量％に希釈したポリビニルアルコール水溶液を、粉総量に対して８質量％添加して混合した後、５００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で成型した。その後、大気中１４５０℃、８時間の焼成処理をして板状の焼結体を得た。そして、この焼結体を平面研削機により両面を研磨して、厚み６ｍｍ、縦２１０ｍｍ、横３５５ｍｍのＩＧＺＯ製ターゲット部材を製造した。
【００４１】
単層の保護体としては、厚み０．３ｍｍのＺｎ、Ｔｉの２種類の金属箔を用いた。幅の異なる保護部材を積層した二層構造の保護体としては、厚み０．３ｍｍ、幅２０ｍｍのＣｕ金属箔を第２保護部材として、厚み０．１ｍｍ、幅１５ｍｍＺｎ箔を第１帯保護部材として積層したものを用いた。また、もう一つの幅の異なる保護部材を積層した二層構造の保護体として、厚み０．３ｍｍ、幅２０ｍｍのＣｕ金属箔の第２帯状保護体に、原子比でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１の合金ターゲットを用いてスパッタリングにより、０．０００１ｍｍ厚のＩＧＺ膜（幅１５ｍｍ）を第１保護部材として形成したものを用いた。さらに、同じ幅の保護部材を積層した二層構造の保護体として、厚み０．３ｍｍ、幅２０ｍｍのＣｕ金属箔を第２保護部材として、厚み１００μｍのＺｒＯ２を第１保護部材として、スパッタリングにより第２保護部材の全幅にわたって被覆したものを用いた。また、ＺｒＯ２の代わりに、Ａｌ２Ｏ３を被覆したものも用いた。
【００４２】
各分割スパッタリングターゲットを作製し、スパッタ評価試験を行った。このスパッタ評価試験は、スパッタリング装置（ＳＭＤ−４５０Ｂ、アルバック社製）を用い、無アルカリガラス基板（日本電気硝子社製）に厚み１４μｍのＩＧＺＯ薄膜を成膜した。そして、この成膜した基板について、分割スパッタリングターゲットの間隙部分に相当する直上部を基板及び、間隙部分以外の基板を切り出した。切り出した基板について、原子吸光分析によりＩＧＺＯ薄膜中のＣｕの混入量を測定してスパッタ評価を行った。その結果を表１に示す。尚、比較として、間隙部分に保護体を配置しいていない分割スパッタリングターゲットについても同様にスパッタ評価試験を行った。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１に示すように、保護体を設けた場合は、ＩＧＺＯ薄膜へのＣｕの混入量は２ｐｐｍ未満（原子吸光分析の検出限界以下）であった。これに対して、保護体を設けていない場合は、ＩＧＺＯ薄膜へのＣｕの混入量は間隙部分で１９ｐｐｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、分割スパッタリングターゲットを用いて大面積の薄膜を形成する際に、成膜する薄膜への不純物の混入を効果的に防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ バッキングプレート
２０ ターゲット部材
３０ 間隙
５０ 保護体
５１ 第１保護部材
５２ 第２保護部材
６０ 低融点ハンダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッキングプレート上に、複数のターゲット部材を低融点ハンダにより接合して形成される分割スパッタリングターゲットにおいて、
接合されたターゲット部材間に形成される間隙に沿って、バッキングプレートに保護体を設けたものであり、
ターゲット部材が酸化物半導体であり、保護体が高分子シートであることを特徴とする分割スパッタリングターゲット。
【請求項２】
複数のターゲット部材を低融点ハンダによりバッキングプレート上に接合して形成する、請求項１に記載の分割スパッタリングターゲットの製造方法において、
接合される酸化物半導体のターゲット部材間に形成された間隙に沿って、バッキングプレートに高分子シートの保護体を設け、
複数のターゲット部材を低融点ハンダによりバッキングプレート上に接合することを特徴とする分割スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１】
バッキングプレート上に、複数のターゲット部材を低融点ハンダにより接合して形成される分割スパッタリングターゲットにおいて、
接合されたターゲット部材間に形成される間隙に沿って、バッキングプレートに保護体を設けたものであり、
ターゲット部材が酸化物半導体であり、保護体が高分子シートであることを特徴とする分割スパッタリングターゲット。
【請求項２】
複数のターゲット部材を低融点ハンダによりバッキングプレート上に接合して形成する、請求項１に記載の分割スパッタリングターゲットの製造方法において、
接合される酸化物半導体のターゲット部材間に形成された間隙に沿って、バッキングプレートに高分子シートの保護体を設け、
複数のターゲット部材を低融点ハンダによりバッキングプレート上に接合することを特徴とする分割スパッタリングターゲットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１２７００５（Ｐ２０１２−１２７００５Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−６６７８７（Ｐ２０１２−６６７８７）
【出願日】平成２４年３月２３日（２０１２．３．２３）
【分割の表示】特願２０１２−５０３１５１（Ｐ２０１２−５０３１５１）の分割
【原出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月２３日（２０１２．３．２３）
【分割の表示】特願２０１２−５０３１５１（Ｐ２０１２−５０３１５１）の分割
【原出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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