TWI564420B

TWI564420B - 濺射靶件及濺射靶件之製造方法

Info

Publication number: TWI564420B
Application number: TW105104557A
Authority: TW
Inventors: 館野諭
Original assignee: Ｊｘ金屬股份有限公司
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2017-01-01
Also published as: KR20160127329A; JP2016160472A; KR20160105304A; CN105925942A; JP5902333B1; TW201632648A

Description

濺射靶件及濺射靶件之製造方法

本發明關於一種濺射靶件（sputtering target）及其製造方法。特別是關於濺射靶件之表面狀態。

近年來，平面面板顯示器（Flat Panel Display，FPD）之製造技術及太陽能電池之製造技術急速發展，大型的薄型電視及太陽能電池之市場也逐漸增加。而且，伴隨著此些市場之發展，為了降低製品的製造成本，而進展為大型化玻璃基板。目前進展為第八世代之2200 mm × 2400 mm尺寸用之裝置開發。

特別是於大型玻璃基板形成金屬薄膜或氧化金屬薄膜之濺射裝置中，使用著平板形濺射靶件或圓筒形（也稱旋轉型或迴轉型）濺射靶件。相較於平板形濺射靶件，圓筒形濺射靶件具有靶件的使用效率較高、侵蝕（erosion）的發生較少以及因剝離堆積物而造成之粒子之產生較少等優點。

藉由濺射法形成薄膜時，若產生了粒子則會成為圖案瑕疵之緣由。此粒子的產生原因最常是因為發生於濺射中之異常放電（電弧現象）。特別是電弧現象發生於靶件表面時，電弧現象發生之周邊的靶件材料會以團狀（塊狀）自靶件放出，進而附著於基板。

一般而言，已知靶件表面之凹凸狀態（表面粗糙度）可為影響電弧現象發生頻率的參數。例如專利文獻一：日本專利公開案第2005-002364號公報、專利文獻二：日本專利公開案第2003-055762號公報及專利文獻三：日本專利公開案第H10-298743號公報所示，為了抑制電弧現象的發生，而開發出降低靶件之表面粗糙度之表面處理技術。

然而，即使進行表面處理而降低靶件之表面粗糙度，也難以充分抑制電弧現象。因此，必須進行預濺射。預濺射是將靶件裝設至濺射裝置，且自抽取真空至電弧現象之發生次數降低至安定狀態的期間，於假基板持續形成薄膜。此預濺射不僅延遲生產線中濺射裝置狀態到達運作狀態的時間，還因消耗靶件而縮短了能夠使用靶件的期間（靶件壽命）。

有鑑於上述情形，經過發明者們認真研究之結果，得到除了靶件之表面粗糙度以外，進入靶見表面之凹部之有機物質份量亦與影響電弧現象之發生頻率具有關連性之而可做為其參數。此有機物質為絕緣體，於濺射時藉由自電漿中放出之電子而帶電，此帶電量到達界線時會引起電弧現象。此外，由於此有機物質進入靶件表面之凹部，故以靶件之表面粗糙度為指標進行靶件之表面處理之場合中，無法察覺此有機物質之存在。因此，會於生產線中加長濺射裝置到達運作狀態之預濺射的期間。

本發明目的之一在於提供一種隨著抑制濺射中之電弧現象而延長壽命之濺射靶件。

根據本發明之一實施型態之濺射靶件包含靶件部材及基材。於靶件部材之表面之有機物質於每單位面積中之存在比例為15.8%以下。基材經由接合材接合至靶件部材。

此外，於其他態樣中，有機物質之材質亦可包含矽元素。

此外，於其他態樣中，靶件部材及基材亦可為圓筒形。

此外，於其他態樣中，靶件部材之材質亦可包含氧化銦錫（Indium Tin Oxide，ITO）。

此外，於其他態樣中，靶件部材之材質亦可包含氧化銦鎵鋅（Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO）。

此外，於其他態樣中，靶件部材之材質亦可包含氧化銦鋅（Indium Zinc Oxide，IZO）。

此外，於其他態樣中，靶件部材之表面粗糙度（Ra）亦可未滿0.5微米（μm）。

根據本發明之一實施型態之濺射靶件之製造方法包含以下步驟。以薄膜狀樹脂覆蓋靶件部材之表面，且令靶件部材經由接合材接合至基材。自靶件部材剝離薄膜狀樹脂。研磨靶件部材，以令於靶件部材之表面之薄膜狀樹脂所含有之有機物質於每單位面積中之存在比例為15.8%以下。

此外，於其他態樣中，研磨步驟亦可包含自靶件部材之表面研磨0.15 mm以上。

此外，於其他態樣中，有機物質之材質亦可包含矽元素。

此外，於其他態樣中，研磨步驟亦可將靶件部材之表面粗糙度（Ra）研磨成未滿0.5 μm。

根據本發明而能夠提供隨著抑制濺射中之電弧現象而延長壽命之濺射靶件。

以下，將一邊參照圖式說明本發明之實施型態。然而，本發明能夠於不脫離其要旨之範圍中以各種態樣實施，而並非限定解釋成以下所例示之實施型態之記載內容。

而且，圖式為了使說明變得更加明確，相較於實際的態樣，關於各部位之寬度、厚度、形狀等雖然有以模式的方式表示之場合，但僅為一範例，而並非限定本發明之解釋。另外，於本說明書及各個圖式中，關於已出現之圖式之說明內容，若是之後出現具備相同功能之要素，則此要素將附上相同符號，且將省略重覆說明。

此外，於以下之實施型態中，雖例示圓筒形濺射靶件做為濺射靶件而予以說明，但本發明並非限定為圓筒形濺射靶件，亦能夠適用於平板形濺射靶件。

再者，於以下之說明中，將以相對密度表示成形體之密度及燒結體之密度。相對密度為根據理論密度及所側定之密度，以相對密度＝（測定密度／理論密度） × 100（%）之公式來表示。理論密度為根據所使用之原料而算出之密度數值，於以氧化銦為90質量%（質量百分比）且氧化錫為10質量%之方式量秤原料之場合中，以（In₂ O₃ 之密度（g／cm³ ） × 90 + SnO₂ 之密度（g／cm³ ） × 10）／100算出理論密度。以In₂ O₃ 之密度為7.18 g／cm³ 且SnO₂ 之密度為6.95 g／cm³ 進行計算，則可算出理論密度為7.15 g／cm³ 。另一方面，測定密度為重量除以體積所獲得的值。於成形體之場合中，使用實際量測尺寸而算得的體積算出測定密度。於燒結體之場合中，由阿基米德法求得之體積算出測定密度。

其中，燒結體之間的差異，表示其相對密度之差異。舉例而言，相對密度99.5%之燒結體A與99.6%之燒結體B之相對密度之差異可由99.6%－99.5%＝0.1%來算出。如此一來，若是各種燒結體的組成成份皆相同，則由於理論密度相同，便能夠單純藉由所求得之差異而評估相鄰燒結體間之密度變異。此時，將燒結體間之差異之最大值評估為劣等。於本發明中之濺射靶件，能夠應用於相同組成成份之燒結體並列而成之組合體。

＜實施型態＞

以下將說明濺射靶件之結構。

圖1繪示圓筒形燒結體之一範例之立體圖，其中圓筒形燒結體構成關於本發明之一實施型態之圓筒形濺射靶件。再者，圖2繪示關於本發明之一實施型態之組合後之圓筒形濺射靶件之結構之一範例之剖面圖。

於本實施型態中，例示圓筒形濺射靶件。關於本實施型態之濺射靶件100之結構包含基材101及靶件部材102a、102b。各個靶件部材102a、102b分別經由接合材103接合至基材101。此時，接合材103設置成填充位於基材101與靶件部材102a、102b之間之間隙。

關於本實施型態之濺射靶件100包含基材101及靶件部材102a、102b。靶件部材102a、102b經由接合材103接合至基材101。其中，濺射靶件100以構成靶件部材102a、102b之燒結體之表面狀態為特點。具體而言，於靶件部材102a、102b之表面之有機物質於每單位面積中之存在比例可為15.8%以下，更可為10.2%以下。關於此點將於後詳述。

於此，上述有機物質存在比例，為流通階段時濺射靶件100之靶件部材102a、102b之表面狀態中之有機物質存在比例。換言之，上述有機物質存在比例，為進行濺射前（暴露於電漿氣體之前或濺射靶件使用前）之靶件部材102a、102b之表面狀態中之有機物質存在比例。於此，於進行濺射前之狀態中，靶件部材102a、102b之表面粗糙度為平均粗糙度（Ra）未滿0.5 μm。

靶件部材102a、102b設置成包圍基材101之外周面。靶件部材102a、102b亦可設置成相對於基材101之中心軸同軸或略為同軸。藉由此結構，將濺射靶件100裝設於濺射裝置，並以中心迴轉基材101時，各個靶件部材102a、102b之表面能夠與被成膜面（試料基板）保持一定的間隔。

濺射靶件100中，靶件部材102a、102b裝設至基材101時，各個靶件部材102a、102b分別以指定的間隔配置。

本實施型態之濺射靶件100中，藉由使用接合材103將靶件部材102接合至基材101，而能夠形成長度為100 mm以上之長形濺射靶件。

以下將說明基材。

基材101所具有之外表面形狀，亦可對應於中空圓筒狀之靶件部材102a、102b之內側表面。如前所述，基材101之外徑調整成僅略小於各個靶件部材102a、102b之內徑，且於二者同軸重疊時能夠有間隙。於此間隙設置接合材103。

基材101之材質可為一種金屬，此金屬與接合材103之濕潤性佳，且能夠與接合材103之間獲得高度接合強度。根據上述，構成基材101之材料可例如使用銅（Cu）或鈦（Ti），或者可例如使用銅合金、鈦合金或不鏽鋼（SUS）。銅合金能夠應用以鉻銅或銅（Cu）為主成份之合金。另外，若使用鈦（Ti）做為基材101，則能夠成為既輕量又具有剛性之基材101。

以下將說明接合材。

接合材103設置於基材101及各個靶件部材102a、102b之間。接合材103亦可隨著接合基材101及各個靶件部材102a、102b而具有良好的耐熱性及熱傳導性。此外，由於濺射中會放置於真空狀態下，故亦可具有於真空中釋放出少量氣體之特性。

更甚者，從製造上之觀點看來，接合材103亦可於接合基材101及各個靶件部材102a、102b時具有流動性。為了滿足此些特性，接合材103能夠使用熔點於攝氏300度以下之低熔點金屬材料。舉例而言，亦可使用銦、錫等金屬或含有其中任一種元素之金屬合金材料做為接合材103。具體而言，亦可使用銦或錫之單體、銦與錫之合金、以錫為主成份之焊料合金等材料。

以下將說明靶件部材。

如圖1及圖2所示，各個靶件部材102a、102b形成為中空的圓筒狀。各個靶件部材102a、102b具有至少數毫米（mm）至數十毫米之厚度，此厚度部分整體皆能夠利用為靶件部材。

將靶件部材102a、102b裝設至基材101時，將基材101插進靶件部材102a、102b之中空部分，之後再藉由接合材103接合二者。亦即，基材101之外徑小於各個靶件部材102a、102b之內徑（中空部分之直徑），二者配置成具有指定的間隔，且以於此間隙填充之方式設置接合材103。由於各個靶件部材102a、102b及基材101安定地維持，故於此間隙可令接合材103密合地設置。

於此，於間隙填充接合材103時，為了防止接合材103附著於各個靶件部材102a、102b之表面，可先以覆蓋各個靶件部材102a、102b之表面的方式貼附薄膜狀樹脂（遮蔽膠帶），再填充接合材103。遮蔽膠帶亦可使用於接合材103之熔融溫度範圍中具有耐熱性之材料。舉例而言，能夠使用以矽氧樹脂類黏著劑黏著之聚醯亞胺性薄膜。於將各個靶件部材102a、102b接合至基材101之後剝離遮蔽膠帶。於此，各個靶件部材102a、102b接合至基材101時，約於攝氏200度之溫度進行處理。因此，接合材103可使用具有耐熱性的材料，此耐熱性於接合之處理溫度下達到不變質之程度。

製造者可使用能夠濺射成膜之各種材料形成各個靶件部材102a、102b。舉例而言，靶件部材102a、102b亦可為陶瓷。此陶瓷能夠使用金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氧氮化物之燒結體等材料。此金屬氧化物能夠使用氧化銦、氧化錫、氧化鋅、氧化鎵等屬於典型元素之金屬氧化物。

具體而言，可使用選自氧化銦錫（Indium Tin Oxide，ITO）、氧化鋅（Zinc Oxide，ZnO）、氧化銦鋅（Indium Zinc Oxide，IZO）、氧化銦鎵鋅（Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO）之化合物之燒結體等材料做為靶件部材102a、102b。

其中，上述具體實施例之一範例中，關於本實施型態之濺射靶件，能夠使用各種濺射材料做為靶件部材。

各個靶件部材102a、102b之相對密度可為99.0%以上且99.9%以下。各個靶件部材102a、102b之相對密度更可為99.7%以上且99.9%以下。而且，鄰接靶件部材102a及102b之間之相對密度之差異，亦即靶件部材之固體間之相對密度之差異，可為0.1%以下。其中，關於本發明之實施型態之靶件部材或成形體之相對密度，為藉由阿基米德法評估所得之數值。

再者，各個靶件部材102a、102b之厚度能夠為6.0 mm以上且15.0 mm以下。此外，各個靶件部材102a、102b沿圓筒軸方向之長度能夠為150 mm以上且380 mm以下。而且，相鄰之靶件部材102a、102b之間之圓筒軸方向之空間能夠為0.2 mm以上且0.5 mm以下。另外，靶件部材之表面粗糙度之平均表面粗糙度（Ra）可為0.5 μm以下。

於此，接合各個靶件部材102a、102b與基材101並剝離遮蔽膠帶之後，進行去除各個靶件部材102a、102b之表面之遮蔽膠帶殘留物之處理加工。本案發明者們歸納出遮蔽膠帶殘留物以鑲嵌於各個靶件部材102a、102b表面凹部之狀態而殘留時，則鑲嵌於凹部之遮蔽膠帶殘留物會與電弧現象之發生有所關聯。

因此，經過本案發明者們反覆認真研究的結果，歸納出藉由於各個靶件部材102a、102b之表面，其有機物質於每單位面積中之存在比例為15.8%以下，則能夠抑制電弧現象之發生。換言之，關於本實施型態之濺射靶件100之各個靶件部材102a、102b之表面，其有機物質於每單位面積中之存在比例可為15.8%以下，更可為10.2%以下。

以下將說明關於有機物質存在比例。

於此，將詳細說明關於有機物質於每單位面積中之存在比例的計算方法。本實施型態中，可藉由檢測出朝向各個靶件部材102a、102b之表面照射電子束時所產生之特徵X射線，而計算出有機物質存在比例。由於照射電子束時所產生之特徵X射線之能量為各元素固有的能量，故藉由測定特徵X射線之能量，而能夠對於照射電子束之目標物之元素進行辨識。因此，能夠從對應於特徵X射線之各個能量值之訊號強度，而獲得與組成成份相關之資訊。

如上所述，用以檢測出照射電子束時所產生之特徵X射線之裝置可為掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，SEM），且能夠使用其所具備之能量分散型X射線分光法（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy，EDX）進行檢測。EDX之檢測靈敏度約為1原子%（atomic percent）。使用SEM-DEX計算有機物質於每單位面積中之存在比例之場合中，於SEM掃描一幀的區域內，進行EDX測定（EDX分佈測定）時之全測定點數量為分母，藉由EDX檢測出一定量以上之有機物質之測定點數量為分子，藉以計算有機物質於每單位面積中之存在比例。

於本實施型態中，雖例示使用SEM-EDX之方法做為檢測出有機物質存在比例的方法。舉例而言，除了SEM-EDX以外，亦能夠使用電子束微量分析儀（Electron Probe Micro Analyzer，EPMA）、波長分散型X射線分析（wavelength dispersive X-ray spectrometry，WDS）或歐傑電子分光法（Auger Electron Spectroscopy，AES）等之分析方法。任一種分析方法皆能夠基於對象元素之分佈測定結果而計算出有機物質存在比例。

於本實施型態中，由於需要檢測出殘留於各個靶件部材102a、102b表面凹部的有機物質，故評估可使用適合於取得表面附近資訊之SEM-EDX。更甚者，為了盡可能取得各個靶件部材102a、102b之表面附近的資訊，於SEM-EDX中可將SEM電子束之加速電壓設定為30kV以下。於SEM-EDX中更可將SEM電子束之加速電壓設定為20kV以下。因此，若是SEM電子束之加速電壓大於上限時，由於電子束會自各個靶件部材102a、102b之表面到達內部深處，而可能發生難以取得表面附近之資訊等問題。

另外，於本實施型態中，以SEM-EDX檢測出矽元素（矽氧樹脂）的場合可判斷靶件表面殘留著有機物質。由於遮蔽膠帶之黏著劑中含有矽元素，故於靶件表面所檢測出之矽元素能夠判斷剝離遮蔽膠帶時仍殘留有一部分黏著劑。之後若未特別記載，則有機物質存在比例與SEM-EDX中矽元素之存在比例為等效之意義。

因此，本實施型態中使用不含以矽元素為主成份之靶件。將含有以矽元素為主成份之靶件部材應用於本發明之場合中，藉由評估遮蔽膠帶之黏著劑所含元素中除了矽元素以外的元素，便能夠判斷遮蔽膠帶之黏著劑是否殘留於靶件部材。

如上所述，根據關於本實施型態之濺射靶件，藉由於靶件部材之表面之有機物質於每單位面積中之存在比例為15.8%以下，而能夠抑制電弧現象之發生。而且，能夠隨著抑制電弧現象之發生，而提供延長壽命之濺射靶件。

以下將說明濺射靶件之製造方法。

接下來，將詳細說明關於本實施型態之濺射靶件100之製造方法。圖3繪示關於本發明之一實施型態之濺射靶件100之製造方法之處理流程圖。

於本實施型態中，雖以氧化銦錫（ITO）燒結體做為靶件部材102a、102b之範例，但燒結體之材料並非限定於ITO，亦能夠使用其他IZO、IGZO等其他金屬氧化物。

首先，準備用以構成靶件部材102a、102b之原料。於本實施型態中，準備氧化銦粉末及氧化錫粉末（S401、S402）。此些原料之純度，通常為2N（99質量%）以上，亦可為3N（99.9質量%）以上，更可為4N（99.99質量%）以上。由於純度低於2N時靶件部材102a、102b會含有大量的雜質，故會發生不易得到所希望的物質特性（例如所形成之薄膜之通透性降低、阻抗值增加、伴隨電弧現象而產生粒子）等問題。

接下來，粉碎並混合此些原料粉末（S403）。原料粉末之粉碎混合處理，能夠使用氧化鋯（zirconia）、氧化鋁（alumina）、尼龍（nylon）樹脂等之球體或珠體（所謂之媒介）進行乾式法，亦能夠使用利用前述球體或珠體之媒介攪拌式研磨器、無媒介之容器迴轉式研磨器、機械攪拌式研磨器、氣流式研磨器等進行濕式法。由於一般而言，濕式法之粉碎及混合能力優於乾式法，故於此可使用濕式法進行混合。

關於原料之組成成份雖並未特別限制，但可對應於以靶件部材102a、102b為目的之組成成份比例進行適當調整。

接下來，乾燥原料之粉末漿料以進行造粒（S404）。此時，亦可使用急速乾燥造粒方式對漿料進行急速乾燥。急速乾燥造粒方式時，可使用噴霧乾燥機，且可調整熱風之溫度及風量。

接下來，將經由上述混合及造粒而獲得之混合物加壓成形，而形成為圓筒形之成形體（S405）。藉由此處理加工，可成形為以靶件部材102a、102b為目的之適當形狀。成形處理雖可例如為模具成形、鑄造成形、射出成形等方式，但為了獲得如圓筒形之複雜形狀，可藉由冷均壓成形加工法（Cold Isostatic Pressing，CIP）等方式進行成形。藉由CIP之成形步驟，首先將以指定重量秤重之原料粉填充於橡膠模具。此時，藉由一邊搖動並輕叩橡膠模具一邊填充，而能夠避免模具內之原料粉填充不均或產生空隙。藉由CIP之成形步驟之壓力，可為100 MPa以上且200 MPa以下。藉由調整如上所述之成形步驟之壓力，而於本實施型態中能夠形成具有54.5%以上且58.0%以下之相對密度之圓筒形成形體。更甚者，於CIP之成形步驟之壓力為150 MPa以上且180 MPa以下時，能夠得到具有55.0%以上且57.5%以下之相對密度之圓筒形成形體。

接下來，燒結於成形處理加工所得到之圓筒形成形體（S406）。可使用電爐進行燒結。燒結條件能夠根據燒結體之組成成份而適當選擇。舉例而言，若為含有10重量百分比（wt·%）SnO2之ITO，於氧氣環境中，能夠藉由在攝氏1400～1600度之溫度下放置10～30小時而燒結。低於燒結溫度下限之場合中，會降低靶件部材102a、102b之密度。另一方面，超過攝氏1600度時，由於會加大對於電爐及爐材之傷害而需要頻繁地維護，故會顯著降低工作效率。再者，燒結時間若是短於下限時，則會降低靶件部材102a、102b之密度。另外，燒結時之壓力可為大氣壓力，或者亦可大於大氣壓力。

於此，使用電爐燒結的場合中，藉由調整燒結之升溫速度及降溫速度而能夠抑制破裂發生。具體而言，燒結時之電爐之升溫速度可為每小時攝氏300度以下，更可為每小時攝氏180度以下。此外，燒結時之電爐之降溫速度可為每小時攝氏600度以下。其中，亦可調整成階段地變化升溫速度或降溫速度。

圓筒形成形體雖會因燒結處理加工而收縮，但由於全部的材料進入共同開始熱收縮之溫度範圍之前爐內的溫度均勻，且於升溫的途中維持住溫度以消除爐內之溫度不均，故設置於爐內之整個燒結體可均勻收縮。因此，依各種材料將到達溫度及維持時間設定成適當的條件，則能夠得到安定的燒結體密度。

接下來，使用表面研磨機、外圓磨床、車床、切割機、加工中心（machining center）等之機械加工機，對所形成之圓筒形燒結體進行機械加工而成圓筒形之所希望的形狀（S407）。於此所進行之機械加工，是將圓筒形燒結體加工成所希望之形狀、表面粗糙度之處理加工，經過此處理加工而完成靶件部材102a、102b。

關於靶件部材102a、102b之外側表面（被濺射之表面），其表面之平均粗糙度可為0.5 μm以下。藉此，能夠降低濺射中電場集中於突起部而發生異常放電的風險。

接下來，將經過機械加工之圓筒形燒結體（亦即靶件部材102a、102b）置於純水中進行超音波洗淨處理，以去除附著於燒結體表面之機械加工研磨碎屑。再者，於上述洗淨後乾燥燒結體，且以覆蓋此燒結體之表面的方式貼附遮蔽膠帶（S408）。

接下來，經由接合材103將表面受遮蔽膠帶覆蓋之靶件部材102a、102b接合至基材101（S409）。特別是濺射靶件100之場合中，如圖1及圖2所示，經由做為黏著劑之接合材103，將圓筒形之靶件部材102a、102b接合至被稱為背襯管（backing tube）之圓筒形之基材101。

舉例而言，使用銦做為接合材103之場合中，可將熔融狀態的銦注入靶件部材102a、102b與基材101之間隙。

接下來，於靶件部材102a、102b接合至基材101後，剝離貼附於靶件部材102a、102b之表面之遮蔽膠帶（S410）。再者，為了去除於剝離遮蔽膠帶後仍附著於靶件部材102a、102b之表面之遮蔽膠帶黏著劑，則進行以塗佈有機溶劑之無塵布擦拭靶件部材102a、102b表面之處理。

接下來，於擦拭處理之後，使用＃400號砂紙（sand paper）自靶件部材102a、102b之表面方向研磨。此研磨處理，可將於靶件部材102a、102b之表面之遮蔽膠帶所含有之有機物質於每單位面積中之存在比例研磨至15.8%以下。有機物質存在比例能夠藉由上述方法計算。再者，於研磨之後將濺射靶件100置於純水中進行20分鐘的超音波洗淨處理，並加以乾燥。藉由上述之處理加工，能夠得到關於本實施型態之濺射靶件100。

如上所述，藉由關於本實施型態之濺射靶件之製造方法，因研磨濺射靶件而使得於靶件部材之表面之有機物質於每單位面積中之存在比例成為15.8%以下，而能夠抑制電弧現象之發生。而且，能夠隨著抑制電弧現象之發生，而提供延長壽命之濺射靶件。

＜實施例＞

以下將說明實施例1。

本案發明者們進行圖3所示之流程中之研磨處理加工（S411）時，製作研磨量相異的四個靶件部材，且調查各個靶件部材之有機物質存在比例與初期累積電弧現象發生次數之相關關係。於此，預濺射是指將濺射靶件裝設於濺射裝置並抽取真空，且此濺射裝置於生產線上到達運作狀態，初期累積電弧現象發生次數指的是發生於預濺射的期間內之電弧現象發生次數的累積次數。

於此，將詳細說明關於上述預濺射期間內所發生之電弧現象。為了將濺射靶件裝設於濺射裝置，故需要向大氣開放即將進行濺射之真空腔室。向大氣開放真空腔室時，大氣中的水份、氣體及有機物質可能會附著於真空腔室之內壁面。而且，大氣中的水份、氣體及有機物質亦同樣可能會附著於濺射靶件之表面。如上所述，若是在水份、氣體及有機物質附著於真空腔室及濺射靶件之表面的狀態下進行濺射，自電漿中放出之電子可使上述之附著物帶電，此帶電量到達界線時會引起電弧現象。因此，相較於運作狀態，預濺射中會發生較多次的電弧現象。

此預濺射中之電弧現象可隨著持續進行預濺射而逐漸減少，電弧現象的發生頻率最終會於一定的範圍內安定下來。接下來，於電弧現象的發生頻率安定時結束預濺射。換言之，上數之出期累積電弧現象發生次數指的是發生於預濺射中之電弧現象之發生次數的累積次數。

於本實施例中，以下將說明關於靶件表面之有機物質存在比例與初期累積電弧現象發生次數之相關關係。其中，各個有機物質存在比例與靶件部材之關係如表1所示。

表1

其中，「靶件部材之研磨量」為圖3所示之流程中之研磨處理加工（S411）時之研磨量。於本實施例中，使用＃400號砂紙進行此研磨。「靶件部材之研磨量」為「無」的條件，表示於S411中省略研磨靶件部材之步驟。換言之，於剝離遮蔽膠帶後以有機溶劑擦拭靶件部材表面，再於純水中進行20分鐘的超音波洗淨處理，並乾燥靶件部材。另外，「有機物質存在比例」為藉由SEM-EDX算出之有機物質於每單位面積中之存在比例。其中，SEM-EDX之測定裝置、測定條件及存在比例如下所述。

關於裝置名稱，SEM為JEOL製之JSM-6700F電子顯微鏡，EDX為JEOL製之JED2200F能量分散型分析裝置。關於測定條件，加速電壓為15 kV，發射（emittion）電流為10 μA。

以下將說明關於存在比例之計算方法。

於本實施例中，以SEM-EDX檢測出遮蔽膠帶之黏著劑所含有之矽元素，而判斷有機物質存在。首先，以EDX分佈測定得到矽元素之分佈影像。分佈影像中，矽元素之EDX圖譜（spectrum）強度會根據存在於各個測定點之有機物質的份量而相異。接下來，於分佈影像中，以矽元素之EDX圖譜強度內之最高圖譜強度為100%之方式，對全測定點進行正規化。接下來，將圖譜強度為70%以上之測定點判斷為「有機物質存在」，且計算出「有機物質存在」之測定點相對於全測定點之比例，以做為有機物質存在比例。

另外，將說明關於對初期累積電弧現象發生次數進行評估之濺射條件。於本實施例中，對初期累積電弧現象發生次數進行評估之靶件及濺射條件為如下所述。

評估靶件中，靶件材質為ITO（SnO₂ ＝10%）。濺射條件中，濺射氣體為氬氣（Ar），濺射壓力為0.6 Pa，濺射氣體流量為300 sccm，濺射電力為4.0 W／cm² 。

以下將說明關於用上述條件進行評估之結果。圖4繪示關於本發明之一實施型態之濺射靶件表面之有機物質存在比例與電弧現象發生次數之相關關係之圖表。如圖4所示，有機物質存在比例自38.5%降低至15.8%時，初期累積電弧現象發生次數自468次銳減至60次。另一方面，有機物質存在比例即使自15.8%降低至10.2%，初期累積電弧現象發生次數僅自60次變成45次，而幾乎無變化。換言之，從圖4之結果，可知至少將有機物質存在比例降至15.8%以下，便能夠大幅降低初期累積電弧現象發生次數。參照表1，表示可藉由將遮蔽膠帶剝離後之靶件研磨0.15 mm以上，便能夠大幅降低初期累積電弧現象發生次數。

另外，發明者們為了瞭解有機物質存在比例及初期累積電弧現象發生次數之相關關係的機制（mechanism），進行靶件表面之分析。圖5為關於本發明之一實施型態之濺射靶件中，剝離遮蔽膠帶後並進行一般的表面處理後拍攝靶件表面之SEM影像。圖5所示之SEM影像為用上述之測定條件進行而得。於圖5所示之SEM影像中，明亮顯示的位置為凸部，黑暗顯示的位置為凹部。如圖5所示，可確認於靶件表面局部存在有多個凹部200、202、204。圖6為將凹部200更為放大之SEM影像。如圖6所示，可確認凹部200顯示得比周圍更加黑暗。SEM影像中，愈是黑暗顯示的位置凹陷得愈深。換言之，如描繪包含凹部200之A-B剖面模式圖之圖7所示，凹部200所具有的形狀比周圍更加凹陷。

接下來，對於樣品拍攝圖5所示之SEM影像，以進行起因於遮蔽膠帶黏著劑之矽元素的EDX分佈測定，以下將說明進行測定結果。圖8為關於本發明之一實施型態之濺射靶件中，剝離遮蔽膠帶後並進行一般的表面處理後拍攝靶件表面之SEM-EDX分佈影像。另外，圖9為測定圖8所示之SEM-EDX分佈影像之明亮顯示位置後表示SEM-EDX分析結果之EDX圖譜。圖8及圖9所示之分佈影像及EDX圖譜為用上述之測定條件進行而得。

如圖8所示之分佈影像中明亮顯示之位置，於圖9所示之EDX圖譜中，可確認為起因於矽元素之峰值220。換言之，於分佈影像中明亮顯示之位置為有機物質存在之位置。如圖8所示，可確認於靶件表面存在有以局部位置偏析有機物質之有機物質偏析區域210、212、214。於此，比較圖5及圖8可確認存在有分別對應於凹部200、202、204之有機物質偏析區域210、212、214。換言之，可知靶件表面之凹部存在有含矽元素之黏著劑之殘留物。

於此，圖10至圖13繪示分別對於圖4所示之有機物質存在比例為相異之靶件進行測定之SEM-EDX分佈影像。如圖10所示，可確認表面之有機物質存在比例為10.2%之靶件幾乎不存在有機物質偏析區域。如圖11所示，表面之有機物質存在比例為15.8%之靶件存在二個位置之有機物質偏析區域230、232。如圖12所示，表面之有機物質存在比例為38.5%之靶件於整個分佈影像皆存在有機物質偏析區域。如圖13所示，表面之有機物質存在比例為52.3%之靶件於整個分佈影像皆存在高密度的有機物質偏析區域。

再者，關於圖4所示之有機物質存在比例相異之各個靶件於評估表面粗糙度時，四個靶件的表面粗糙度無顯著差異，任一者的表面平均粗糙度（Ra）為未滿0.5 μm。其中，表面粗糙度之測定裝置及測定條件如下所述。

關於裝置名稱為三豐製之SURFTEST SJ-301表面粗糙度計。關於測定條件，依照JIS2011規格標準條件，測定長度為4.0 mm（0.8 mm × 5），測定部末端材質為鑽石，測定部末端之曲率半徑為2 μm，測定力道為0.75 mN，測定速度為0.5 mm／s。

如上所述，根據本發明之實驗，可知藉由於濺射靶件之靶件部材之表面之有機物質於每單位面積中之存在比例為15.8%以下，而能夠抑制初期累積電弧現象發生次數。而且，於本實施例中，可確認初期累積電弧現象發生次數並非起因於靶件部材之表面粗糙度。

以下將比較實施例1及比較例1。

關於本發明之實施型態之實施例1及其比較例1，以下將說明有機物質存在比例及表面粗糙度相較於初期累積電弧現象發生次數之結果。

圖14為實施例1及比較例1中之靶件表面粗糙度及有機物質存在比例相較於電弧現象發生次數之實驗結果。圖14所示之實施例1-1、1-2及比較例1-1、1-2分別是圖4所示之有機物質存在比例相異之四個靶件。比較例1-3為將圖3所示之流程中取代研磨處理加工（S411）而改進行鏡面加工處理之靶件部材。換言之，遮蔽膠帶剝離後不進行研磨，而為了抑制表面粗糙度改僅進行鏡面加工處理，再與上述同樣地對靶件部材進行於純水中之超音波洗淨及乾燥處理。

如比較例1-3所示，取代研磨而改進行鏡面加工處理之靶件部材，其有機物質之存在比例為68.5%，初期累積電弧現象發生次數為232次，所造成之結果為比較例1-3之初期累積電弧現象發生次數多於實施例1-1、1-2之初期累積電弧現象發生次數。其中，比較例1-3之靶件部材之表面粗糙度Ra為未滿0.1 μm，小於實施例1-1及1-2之表面粗糙度。由比較例3之結果可知，僅抑制靶件部材之表面粗糙度無法充分抑制初期累積電弧現象發生次數，還可知附著於靶件部材表面之有機物質，特別是嵌入靶件部材表面凹部之有機物質存在比例之多寡對於抑制初期累積電弧現象發生次數為重要的參數。

以下將說明實施例2。

上述實施例1中，雖已說明關於ITO靶件部材之評估結果，但使用其他氧化物之靶件部材之場合亦可得到同樣的結果。舉例而言，可確認即使是IGZO靶件部材，亦可得到與上述ITO靶件部材同樣的結果。實施例2中，特別說明關於IGZO靶件部材之表面狀態。

圖15為關於本發明之一實施型態之IGZO濺射靶件中，剝離遮蔽膠帶後直接拍攝靶件表面之SEM影像。圖15所示之SEM影像為用與圖5及圖6同樣之測定條件進行而得。

如圖15所示，於靶件表面確認局部存在有多個凹部300、302、304。於此如圖15所示，凹部300形成於結晶粒邊界，而凹部302、304形成於結晶粒內。此些凹部之直徑，大於結晶粒邊界之凹槽之幅寬（沿垂直於結晶粒邊界之延伸方向之方向上之結晶粒間之距離）。

關於圖15所示之樣品，與圖5及圖6所示之樣品同樣地可確認對應於凹部存在著有機物質偏析之區域。換言之，可確認靶件表面之凹部存在有含矽元素之黏著劑之殘留物。因此，即使是IGZO靶件部材，亦與ITO靶件部材同樣可確認有機物質嵌入凹部。另可確認藉由有機物質於每單位面積中之存在比例為15.8%以下，而能夠降低起因於嵌入此凹部之有機物質而發生之初期累積電弧現象發生次數。

以下將說明實施例3。

實施例3中，特別說明關於IZO靶件部材之表面狀態。圖16為關於本發明之一實施型態之IZO濺射靶件中，剝離遮蔽膠帶後直接拍攝靶件表面之SEM影像。圖16所示之SEM影像為用與圖5及圖6同樣之測定條件進行而得。

如圖16所示，於靶件表面確認局部存在有多個凹部310、312、314。於此如圖16所示，凹部312、314形成於結晶粒邊界，而凹部310形成於結晶粒內。此些凹部之直徑，大於結晶粒邊界之凹槽之幅寬。

關於圖16所示之樣品，與圖5及圖6所示之樣品同樣地可確認對應於凹部存在著有機物質偏析之區域。換言之，可確認靶件表面之凹部存在有含矽元素之黏著劑之殘留物。因此，即使是IZO靶件部材，亦與ITO靶件部材或與IGZO靶件部材同樣可確認有機物質嵌入凹部。另可確認藉由有機物質於每單位面積中之存在比例為15.8%以下，而能夠降低起因於嵌入此凹部之有機物質而發生之初期累積電弧現象發生次數。

雖已描述了各種實施型態做為本發明之實施型態，但只要不會相互矛盾，亦能夠適當組合後實施。此外，根據各個實施型態之濺射靶件，此領域業者即使追加適當構成要素，進行消除設計或變更設計，或者進行處理加工之追加、省略或條件變更，只要具備本發明之要旨，亦包含於本發明之範圍內。

此外，即使是與根據上述之各個實施型態之態樣所帶來之作用效果相異之其他作用效果，若是從本說明書之記載可明瞭，或此領域業者容易預測而得到之作用效果，亦應當然理解為由本發明所帶來之作用效果。

100‧‧‧濺射靶件
101‧‧‧基材
102、102a、102b‧‧‧靶件部材
103‧‧‧接合材
200、202、204、300、302、304、310、312、314‧‧‧凹部
210、212、214、230、232‧‧‧有機物質偏析區域
220‧‧‧峰值

圖1繪示圓筒形燒結體之一範例之立體圖，其中圓筒形燒結體構成關於本發明之一實施型態之圓筒形濺射靶件。圖2繪示關於本發明之一實施型態之組合後之圓筒形濺射靶件之結構之一範例之剖面圖。圖3繪示關於本發明之一實施型態之濺射靶件100之製造方法之處理流程圖。圖4繪示關於本發明之一實施型態之濺射靶件表面之有機物質存在比例與電弧現象發生次數之相關關係之圖表。圖5為關於本發明之一實施型態之濺射靶件中，剝離遮蔽膠帶後直接拍攝靶件表面之掃描式電子顯微鏡（SEM）影像。圖6為圖5所示之靶件表面更加放大之電子顯微鏡影像。圖7繪示圖6所示之電子顯微鏡影像沿A-B剖面之剖面圖。圖8為關於本發明之一實施型態之濺射靶件中，剝離遮蔽膠帶後直接拍攝靶件表面之掃描式電子顯微鏡－能量分散型X射線分佈（SEM-EDX mapping）影像。圖9為測定圖8所示之掃描式電子顯微鏡－能量分散型X射線分佈影像之明亮顯示位置後表示掃描式電子顯微鏡－能量分散型X射線（SEM-EDX）分析結果之EDX圖譜（spectrum）。圖10為圖4所示之圖表中，靶件表面之有機物質存在比例為10.2%之靶件表面之掃描式電子顯微鏡－能量分散型X射線分佈影像。圖11為圖4所示之圖表中，靶件表面之有機物質存在比例為15.8%之靶件表面之掃描式電子顯微鏡－能量分散型X射線分佈影像。圖12為圖4所示之圖表中，靶件表面之有機物質存在比例為38.5%之靶件表面之掃描式電子顯微鏡－能量分散型X射線分佈影像。圖13為圖4所示之圖表中，靶件表面之有機物質存在比例為52.3%之靶件表面之掃描式電子顯微鏡－能量分散型X射線分佈影像。圖14為實施例及比較例中之靶件表面粗糙度及有機物質存在比例相較於電弧現象發生次數之實驗結果。圖15為關於本發明之一實施型態之IGZO濺射靶件中，剝離遮蔽膠帶後直接拍攝靶件表面之掃描式電子顯微鏡影像。圖16為關於本發明之一實施型態之IZO濺射靶件中，剝離遮蔽膠帶後直接拍攝靶件表面之掃描式電子顯微鏡影像。

100‧‧‧濺射靶件

101‧‧‧基材

102a、102b‧‧‧靶件部材

103‧‧‧接合材

Claims

一種濺射靶件，包括：一圓筒形氧化物靶件部材，於該圓筒形氧化物靶件部材之表面之一有機物質於每單位面積中之存在比例為15.8%以下，該有機物質之材質包括矽元素；以及一基材，經由一接合材接合至該圓筒形氧化物靶件部材。
一種濺射靶件，包括：一圓筒形氧化物靶件部材，於該圓筒形氧化物靶件部材之表面之一有機物質於每單位面積中之存在比例為15.8%以下，該圓筒形氧化物靶件部材之表面粗糙度(Ra)未滿0.5微米(μm)；以及一基材，經由一接合材接合至該圓筒形氧化物靶件部材。
如請求項1或2所述之濺射靶件，其中該圓筒形氧化物靶件部材之材質包括氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)。
如請求項1或2所述之濺射靶件，其中該圓筒形氧化物靶件部材之材質包括氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)。
如請求項1或2所述之濺射靶件，其中該圓筒形氧化物靶件部材之材質包括氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide，IZO)。
一種濺射靶件之製造方法，包括：以一薄膜狀樹脂覆蓋一圓筒形氧化物靶件部材之表面，且令該圓筒形氧化物靶件部材經由一接合材接合至一基材；自該圓筒形氧化物靶件部材剝離該薄膜狀樹脂；以及研磨該圓筒形氧化物靶件部材，以令於該靶件部材之表面之該薄膜狀樹脂所含有之一有機物質於每單位面積中之存在比例為15.8%以下，且自該圓筒形氧化物靶件部材之表面研磨0.15mm以上。
如請求項6所述之濺射靶件之製造方法，其中該有機物質之材質包括矽元素。
如請求項6所述之濺射靶件之製造方法，其中該研磨步驟將該圓筒形氧化物靶件部材之表面粗糙度(Ra)研磨成未滿0.5微米(μm)。