專利名稱：濺射靶、以及接合型濺射靶及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濺射靶、以及接合型濺射靶及其制造方法，特別涉及為了形成Mo-Ti合金膜的濺射靶、以及接合型濺射靶及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，在薄膜晶體管型液晶顯示器(TFT-LCD)中作為電布線膜使用由低電阻的Al、Cu、Ag、Au的金屬、或者含有它們至少一種的合金構(gòu)成的膜。通常，這些膜在作為電布線膜所要求的耐熱性、耐腐蝕性、密合性的任何一方面都差，因此存在不能充分地耐受形成電布線的工序的問題。
因此，為了解決上述問題，作為對于基板的底膜(base film)，對形成高熔點(diǎn)金屬即Cr、Mo、Ti等的薄膜進(jìn)行了研究。鑒于耐熱性、耐腐蝕性、密合性，已知Mo合金、特別是Mo-Ti合金膜是優(yōu)選的(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
特開2005-29862號公報(權(quán)利要求1、第 段等)發(fā)明內(nèi)容但是，上述的Mo-Ti合金膜，雖然與Ag或者Ag合金構(gòu)成的膜的密合性好，但存在與Au、Cu的金屬或者含有它們至少一種的合金構(gòu)成的膜的密合性不充分的問題。
另外，近些年作為成膜對象的基板正在大型化。在這樣的大型基板上成膜時，如果使用通過并列連接濺射靶而構(gòu)成的大型濺射靶，在其連接部位容易產(chǎn)生成為顆粒產(chǎn)生的原因的異常放電，因此正在尋求靶相互之間接合了的接合型濺射靶。但是，在Mo-Ti濺射靶的情況下，從材料特性以及制造裝置能力這樣的觀點(diǎn)考慮，存在難以制造接合型的Mo-Ti濺射靶的問題。
因此，鑒于以上問題，本發(fā)明要解決的課題是提供可形成密合性、耐腐蝕性優(yōu)異的Mo-Ti合金膜、而且在大面積的基板上能成膜的接合型濺射靶。
本發(fā)明的濺射靶，是為了在基板上形成Mo-Ti合金膜的濺射靶，其特征在于，含有比50原子％高、60原子％以下的Ti、剩余由Mo以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，相對密度為98％。
如果Ti在50原子％以下，密合性不充分，如果比60原子％高，耐腐蝕性變差。通過Ti含量在比50原子％高、60原子％以下，可以形成密合性好、耐腐蝕性優(yōu)異的膜。而且，通過相對密度為98％以上，可抑制作為顆粒產(chǎn)生原因的異常放電。
上述濺射靶的氧濃度，優(yōu)選為1000～3500ppm。如果氧濃度不到1000ppm，接合時發(fā)生局部的氧化，因此接合部位的氧濃度變得不均勻，結(jié)果導(dǎo)致接合強(qiáng)度也變得不均勻。另一方面，如果比3500ppm高，接合強(qiáng)度下降，同時使用該濺射靶成膜了的膜的電阻(resistance)、應(yīng)力、蝕刻特性降低。
本發(fā)明的接合型濺射靶，是對上述濺射靶的2個以上進(jìn)行擴(kuò)散接合而形成的接合型濺射靶，其特征在于，該接合型濺射靶的至少一邊為1000mm以上。通過至少一邊為1000ppm以上，濺射靶為接合型濺射靶，可以適用于近年的TFT-LCD制作中使用的大型基板的成膜。而且，因?yàn)檠鯘舛雀撸拾斜旧淼慕雍蠌?qiáng)度高。如果使用該接合型濺射靶進(jìn)行成膜，異常放電少，而且得到的膜與Au、Cu等的金屬或者含有它們至少一種的合金構(gòu)成的膜的密合性好、耐腐蝕性高。
本發(fā)明的接合型濺射靶的制作方法，其特征在于，通過粉末燒結(jié)法或者熔解法制作上述的濺射靶、對得到的各濺射靶的端面相互之間進(jìn)行擴(kuò)散接合。如果這樣接合濺射靶，可容易地獲得目前難以制作的大型的接合型濺射靶。
在擴(kuò)散接合時，作為嵌入材料(insert material)優(yōu)選使用氧濃度為1000～3500ppm的Mo-Ti粉末。通過使用氧濃度為1000～3500ppm的Mo-Ti粉末作為嵌入材料，可得到接合強(qiáng)度更高的濺射靶。
通過本發(fā)明的濺射靶，實(shí)現(xiàn)以下的優(yōu)異效果，即可形成耐腐蝕性優(yōu)異、而且和Au、Cu等的金屬或者含有它們至少一種的合金構(gòu)成的膜的密合性優(yōu)異的Mo-Ti膜。而且，使用了本發(fā)明的濺射靶的本發(fā)明的接合型濺射靶，實(shí)現(xiàn)以下的優(yōu)異效果，即抑制異常放電的發(fā)生、可在大型基板上成膜。而且，通過本發(fā)明的接合型濺射靶的制作方法，實(shí)現(xiàn)以下的技術(shù)效果，即可提高接合強(qiáng)度而且簡單地制造接合型濺射靶。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的濺射靶，是含有Mo以及Ti作為主要成分的濺射靶，可形成由Au、Cu等的金屬或者含有它們至少一種的合金構(gòu)成的膜的底膜。
為了形成和這樣的金屬膜或者合金膜的密合性優(yōu)異、而且耐腐蝕性優(yōu)異的膜，本發(fā)明的濺射靶含有比50原子％高、60原子％以下的Ti。此時，為了提高通過濺射得到的金屬薄膜的特性，使其穩(wěn)定化，其含有的雜質(zhì)以盡可能的少為宜，因此優(yōu)選除了氣體成分的Mo和Ti的總計(jì)為99.9質(zhì)量％以上的純度。
另外，濺射靶的氧濃度，優(yōu)選1000～3500ppm。通常，氧濃度越低越優(yōu)選，但為了制作可對應(yīng)于后述的在大型基板上的成膜的接合型濺射靶而對2個以上的濺射靶時進(jìn)行接合時，如果氧濃度低，接合部的氧濃度變得不均勻，其結(jié)果導(dǎo)致接合部的強(qiáng)度也變得不均勻。因此，氧濃度優(yōu)選1000～3500ppm，更優(yōu)選1000～2000ppm。
另外，本發(fā)明的濺射靶，其相對密度優(yōu)選為98％以上，如果在98％以上，作為顆粒產(chǎn)生原因的異常放電的發(fā)生就少。
如果作為并排連接有本發(fā)明的濺射靶的大型濺射靶而使用本發(fā)明的接合型濺射靶，在連接部位上容易發(fā)生異常放電，鑒于此，本發(fā)明的接合型濺射靶是這樣的濺射靶，即其通過對2個以上本發(fā)明的濺射靶的端面相互之間進(jìn)行擴(kuò)散接合，由此接合而成的濺射靶。
本發(fā)明的接合型濺射靶，其至少一邊為1000mm以上，因此即使是大型的基板也可以成膜。而且，本發(fā)明的濺射靶以及接合型濺射靶可以都是長方形也可以是正方形。
以下，對本發(fā)明的濺射靶以及接合型濺射靶的制作方法進(jìn)行說明。
本發(fā)明的濺射靶，可通過公知的制作方法，例如熔解法或者粉末燒結(jié)法得到。
作為熔解法，可例舉例如電子束熔解法、等離子體熔解法等。在電子束熔解法的情況下，在到達(dá)真空度5×10-3Pa以下的熔解條件下制作。在等離子體熔解法的情況下，在0.1～0.5Pa的氛圍氣中熔解進(jìn)行制作。
在粉末燒結(jié)法的情況下，作為原料粉末，可以使用以上述規(guī)定的比例混合有作為原料組成的Mo和Ti的單體粉末的混合粉末。另外，也可以使用通過使用霧化法等以規(guī)定的組成制造的合金粉末。在這些原料粉末的制作時通過控制使用的惰性氣體純度以及處理?xiàng)l件，可使上述的氧濃度在規(guī)定的比例中。
作為粉末燒結(jié)法，有將調(diào)整至規(guī)定組成的粉末加入碳模具(carbonmold)進(jìn)行熱壓的熱壓方法、或者置于金屬制的囊(capsule)中進(jìn)行脫氣、密封后進(jìn)行熱靜水壓擠壓的HIP法、進(jìn)而對該粉末進(jìn)行冷靜水壓擠壓而成的加壓成形體進(jìn)行燒結(jié)的CIP法。適宜于具有本發(fā)明組成的濺射靶的Mo合金，在熱壓法的情況下加熱溫度為1200～1500℃、壓力為25MPa以上，HIP的情況下，加熱溫度為900～1200℃、壓力為100MPa以上，在CIP法的情況下，在200MPa以上的壓力條件下進(jìn)行加壓后，在加熱溫度為1600～1800℃下燒結(jié)成型，可得到相對密度為98％以上的本發(fā)明的濺射靶。
在熱壓法的情況下，因?yàn)閴毫Φ?，因此如果不?200℃，密度得不到提高，如果超過1500℃，Ti成分和作為模具的碳反應(yīng)。另外，在HIP法的情況下，如果不到900℃，燒結(jié)不充分，如果超過1200℃，在一般作為容器使用的軟鋼或者Fe合金制的囊和粉末成分之間產(chǎn)生反應(yīng)，盒子可能熔解。在CIP法的情況下，如果壓力為200MPa以下，燒結(jié)后有內(nèi)部缺陷殘留，得不到充分的相對密度。
通過接合這樣得到的2個以上的濺射靶制作本發(fā)明的接合型濺射靶。此時，優(yōu)選使用HIP法或者熱壓法等對端面相互之間進(jìn)行擴(kuò)散接合。在HIP法的情況下，是在壓力100MPa以上，加熱溫度1000～1200℃、加壓時間2～6小時，熱壓法是在壓力25MPa以上、加熱溫度為1300～1500℃，加壓時間1～2小時下進(jìn)行接合。這樣得到的濺射靶，具有500MPa以上的接合強(qiáng)度。如果是500MPa以上的接合強(qiáng)度，即使是至少一邊為1000mm以上的接合型濺射靶，也能承受在機(jī)械加工時或者焊于墊板時產(chǎn)生的應(yīng)力。
另外，如果以氧濃度為1000～3500ppm(優(yōu)選1000～2000ppm)的Mo-Ti粉末作為嵌入材料對各個濺射靶的接合面(端面)相互之間進(jìn)行擴(kuò)散接合，接合型濺射靶的接合強(qiáng)度達(dá)到800MPa以上。作為該Mo-Ti粉末，可以使用以上述的規(guī)定比例混合了Mo和Ti的單體粉末的混合粉末，也可以使用通過使用霧化法以規(guī)定的比例制造的合金粉末，其規(guī)定的比例和接合的濺射靶的比例相同。Mo-Ti粉末，在接合面上，以寬10mm左右(特別優(yōu)選寬5mm～10mm的范圍)進(jìn)行配置為宜。Mo-Ti粉末的氧濃度，也可以和濺射靶的氧濃度不同，但如果差異達(dá)到500ppm以上，在接合部位上的氧濃度產(chǎn)生不均。


圖1是表示改變?yōu)R射靶相對密度時異常放電發(fā)生次數(shù)的圖。
圖2是表示分別使用本發(fā)明的接合型濺射靶和現(xiàn)有的分離(split)濺射靶進(jìn)行成膜時的異常放電的累計(jì)次數(shù)的圖。
在本實(shí)施例中，改變Ti含量制作本發(fā)明的濺射靶，使用該濺射靶在Au以及Cu的各膜上進(jìn)行成膜。評價和Au以及Cu各膜的密合性以及耐腐蝕性。
以使得含有Ti為2、30、50、51、55、60、62原子％的方式，得到分別混合有單體的Mo粉末和Ti粉末的混合粉末。使用各混合粉末通過熱壓法在溫度1350℃、壓力250MPa的條件下制作濺射靶。使用得到的濺射靶，通過在Ar氛圍中的磁控管濺射法，在Au以及Cu的各膜上形成Mo-Ti膜(膜厚30nm)。
然后，在膜上粘貼和剝離粘帶(scotch tap)，對和各膜的密合性進(jìn)行評價。另外，將各膜放置在溫度50℃、濕度80％的環(huán)境下12小時，通過目視觀察表面的變色，評價耐腐蝕性。密合性評價以及耐腐蝕性評價的結(jié)果示于表1中。予以說明的是，在表1的密合性評價中，所謂的良，表示沒有膜剝離。所謂的可以，表示雖然沒有膜剝離但有缺陷。所謂的不可以，表示有膜剝離。
(表1)

從表1可知，在含有Ti為50～62原子％的情況下，和Au膜的密合性也好，尤其是在50～60原子％之間和Au的密合性特別優(yōu)異。而且，在含有Ti為30～60原子％的情況下觀察不到變色，因此可知耐腐蝕性也優(yōu)異。從以上的結(jié)果可知，在濺射靶中Ti的含量，特別是在51～60原子％的情況下，可形成密合性以及耐腐蝕性優(yōu)異的膜。
在本實(shí)施例中，改變熱壓的條件形成相對密度不同的靶，使每單位時間的異常放電的發(fā)生次數(shù)變化。
分別混合單體的Mo粉末和Ti粉末，使得Ti為55原子％，使用該混合粉末，在熱壓裝置中的燒結(jié)時的壓力條件設(shè)置為(A)15MPa、(B)18MPa、(C)20MPa、(D)22MPa、(E)24MPa、(F)25MPa，得到相對密度分別為(A)90％、(B)94％、(C)95％、(D)97％、(E)98％、(F)100％的濺射靶。使用這些濺射靶，進(jìn)行120分鐘的成膜，調(diào)查成膜中的異常放電次數(shù)。結(jié)果示于圖1中。
從圖1可知，隨著相對密度變高異常放電發(fā)生次數(shù)減少，(A)90％時為28次，減少至15、12、6次，(E)98％時變成3次，為最少。由此可知，在相對密度在98％以上時，異常放電發(fā)生次數(shù)為5次以下，變得非常少。
在本實(shí)施例中，改變制作混合粉末的氛圍氣，從而制作氧濃度不同的濺射靶，測試接合強(qiáng)度。
混合Mo粉末和Ti粉末以使得Ti為55原子％，一邊改變混合時的惰性氣體的純度一邊得到原料粉末。然后，使用得到的原料粉末，通過在溫度1350℃、壓力25MPa條件下的熱壓法，制作各氧濃度分別為820、1540、3360、3780ppm的濺射靶(30×125×12mm)。在HIP裝置中在壓力100MPa，溫度1000℃，保持時間4小時的條件下不使用嵌入材料對這些濺射靶進(jìn)行擴(kuò)散接合加工，得到接合型濺射靶(20×200×10mm)。通過根據(jù)JIS R1601的彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)方法對得到的接合型濺射靶的接合強(qiáng)度進(jìn)行測試。
另外，使用上述的各濺射靶，將采用和上述同樣的方法得到的Mo-Ti混合粉末作為嵌入材料，在接合面上設(shè)置為寬8mm，進(jìn)行擴(kuò)散接合加工得到接合型濺射靶。通過根據(jù)JIS R1601的彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)方法對得到的接合型濺射靶的接合強(qiáng)度進(jìn)行測試。結(jié)果示于表2中。
(表2)

從表2可知，氧濃度在1540～3360ppm的接合強(qiáng)度在500MPa以上。另外可知，如果以Mo-Ti粉末作為嵌入材料對接合面進(jìn)行擴(kuò)散接合，接合強(qiáng)度達(dá)到800MPa以上。
在本實(shí)施例中，制作1邊為1000mm以上的接合型濺射靶，測定異常放電的累計(jì)次數(shù)。
分別混合單體的Mo粉末和Ti粉末以使得Ti含有55原子％，使用該混合粉末，在HIP裝置中的燒結(jié)條件設(shè)置為溫度950℃、壓力103MPa、加壓時間3小時，得到大小為750×850×10mm的濺射靶(氧濃度1230ppm)。另外，采用和上述同樣的條件制作氧濃度為1430ppm的Mo-Ti混合粉末。然后將得到的濺射靶2個搬入到HIP裝置中，在溫度1050℃、壓力103MPa、加壓時間4小時的條件下在各濺射靶的接合面上將得到的Mo-Ti混合粉末作為嵌入材料進(jìn)行配置，進(jìn)行擴(kuò)散接合。得到1450×1600×8mm的濺射靶。然后，在和實(shí)施例1同樣的條件下累計(jì)進(jìn)行15小時的成膜，測定成膜中異常放電的累計(jì)次數(shù)。
(比較例1)采用和實(shí)施例4同樣的條件，制作725×800×8mm的濺射靶2個，連接這2個濺射靶，制作1450×1600×8mm的大型濺射靶(分離的濺射靶)。然后在和實(shí)施例4同樣的條件下累計(jì)進(jìn)行15小時的成膜，測定成膜中異常放電的累計(jì)次數(shù)。
實(shí)施例4的結(jié)果和比較例1的結(jié)果一起示于圖2。從圖2可以看出，分離的濺射靶如果濺射時間超過5小時，異常放電的累計(jì)次數(shù)就增加，在15小時內(nèi)超過60次。而與此相對，在實(shí)施例4得到的接合了的接合型濺射靶中，一直到10小時異常放電的累計(jì)次數(shù)幾乎不增加，即使進(jìn)行15小時的濺射異常放電的累計(jì)次數(shù)也只為18次。由此可知，通過本發(fā)明的接合型濺射靶，成膜時異常放電的次數(shù)變少。
通過本發(fā)明的濺射靶，可形成和Au以及Cu膜的密合性好、耐腐蝕性高的膜，而且，通過使用了該濺射靶的接合型濺射靶，幾乎不發(fā)生異常放電，可在大面積的基板上進(jìn)行成膜。因此，本發(fā)明可在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域、特別是在TFT-LCD制造領(lǐng)域中使用。
權(quán)利要求
1.濺射靶，其是為了在基板上形成Mo-Ti合金膜的濺射靶，其特征在于，含有比50原子％高、60原子％以下的Ti，剩余部分為Mo以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，相對密度為98％以上。
2.如權(quán)利要求1所述的濺射靶，其特征在于，上述濺射靶的氧濃度為1000～3500ppm。
3.接合型濺射靶，其是對權(quán)利要求2所述的濺射靶2個以上進(jìn)行擴(kuò)散接合而成的接合型濺射靶，其特征在于，該接合型濺射靶的至少一邊為1000mm以上。
4.接合型濺射靶的制作方法，其特征在于，通過粉末燒結(jié)法或者熔解法制作權(quán)利要求2所述的濺射靶，對得到的各個濺射靶的端面相互之間進(jìn)行擴(kuò)散接合。
5.如權(quán)利要求4所述的接合型濺射靶的制作方法，其特征在于，在上述擴(kuò)散接合中，使用氧濃度為1000～3500ppm的Mo-Ti粉末作為嵌入材料。
全文摘要
本發(fā)明提供濺射靶，其和與Au、Cu等的金屬或者含有它們至少一種的合金構(gòu)成的膜的密合性好、而且具有耐腐蝕性，可形成異常放電少的膜，同時可在大型基板上成膜，其特征在于，在為了在基板上形成Mo－Ti合金膜的濺射靶中，含有比50原子％高、60原子％以下的Ti，其余為Mo和不可避免的雜質(zhì)，相對密度為98％以上。以及擴(kuò)散接合了該濺射靶的2個以上的至少一邊為1000mm以的接合型濺射靶以及接合型濺射靶的制作方法。
文檔編號C23C14/54GK101063194SQ20071010081
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者新田純一, 伊藤隆治, 松本博, 伊藤學(xué) 申請人:愛發(fā)科材料股份有限公司