CN102906301A

CN102906301A - Ito溅射靶

Info

Publication number: CN102906301A
Application number: CN2011800253349A
Authority: CN
Inventors: 挂野崇; 铃木了; 栗原敏也; 中村祐一郎; 关和广; 牧野修仁; 熊原吉一
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2031-06-09
Also published as: TW201221670A; JPWO2012066810A1; JP5410545B2; KR20120094086A; KR101347967B1; CN102906301B; WO2012066810A1; TWI515315B

Abstract

本发明涉及一种ITO溅射靶，通过在背衬板上排列多个ITO分割靶并与该背衬板接合而构成，其中，仅在排列的ITO分割靶间的空隙侧的侧面具有选自铟、铟合金或锡合金的一种物质的覆盖层。本发明的课题在于提供：即使在分割ITO靶的连续溅射时，也可以抑制结瘤的产生和异常放电，并且可以得到在与空隙部分相对的衬底上形成的膜的特性与其它部分的膜的特性无差异，即膜特性的均匀性高的膜的ITO溅射靶，特别是FPD用溅射靶。

Description

ITO溅射靶

技术领域

本发明涉及通过溅射法制作透明导电膜时使用的溅射靶，特别涉及包含多片靶材，具有分割部的ITO溅射靶。

背景技术

透明导电膜形成用ITO薄膜，作为以液晶显示器、触控面板、EL显示器等为代表的显示装置的透明电极广泛使用。多数情况下，ITO等透明导电膜形成用氧化物薄膜是通过溅射形成的。

ITO（铟锡氧化物）薄膜，具有高导电率、高透射率的特性，因此用于平板用显示电极等。近年来，伴随平板显示器（FPD）的大型化，对于ITO靶的大型化要求也日渐增强。

但是，由于用于制作大型ITO的新型设备投资以及翘曲等引起的成品率下降，ITO的大型化非常困难。因此，目前大型ITO靶使用的是将多个小型ITO构件接合而形成的多分割靶。

使用前述的多分割靶长时间进行溅射时，已知在靶的表面、特别是分割部部分析出称为结瘤的被认为是铟的低氧化物的黑色附着物，容易引起异常放电，并且成为薄膜表面的粉粒产生源。

对此，在现有技术中，记载了通过在整个空隙部分埋入铟或各种合金的方法可以抑制溅射时产生结瘤和异常放电。

例如，在专利文献1中，公开了在空隙部分填充与靶主体的铟锡原子数比相等的铟-锡合金的方法。但是，为此，需要测定靶主体的铟锡原子数比，每次都需要基于该结果调节填充的铟-锡合金组成，因此靶的生产率存在问题。

另外，由于将铟-锡合金注入整个间隙部分，因此存在由其上部形成的膜的电特性与由其它部分形成的膜的电特性不同的问题。

另外，在专利文献2中，公开了在空隙部分填充铟的方法，在专利文献3中，公开了在空隙部分填充具有比接合材料高的熔点的合金的方法。

但是，这些方法中，由于将铟注入整个空隙部分，因此存在由其上部形成的膜的电特性与由其它部分形成的膜的电特性不同的问题。

在专利文献4中，公开了在空隙部分中填充虽然构成元素与金属氧化物烧结体相同但是组成不同的材料的方法。但是，氧量少的情况下，由于具有与通常的合金基本相同的特性，因此存在由其上部形成的膜的电特性与由其它部分形成的膜的电特性不同的问题，另外，相反地，氧量多的情况下，由于特性与ITO基本相同，因此存在不能在低温下熔融注入空隙部分的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平01-230768号公报

专利文献2：日本特开平08-144052号公报

专利文献3：日本特开2000-144400号公报

专利文献4：日本特开2010-106330号公报

发明内容

本发明的课题在于提供：即使在分割ITO靶的连续溅射时，也可以抑制结瘤的产生和异常放电，并且可以得到在与空隙部分相对的衬底上形成的膜的特性与其它部分的膜的特性无差异，即膜特性的均匀性高的膜的ITO溅射靶，特别是FPD用溅射靶。

为了解决上述课题，本发明人进行了广泛深入的研究，结果发现，通过由多个分割靶构成ITO溅射靶，并且对该多个分割靶的边缘部进行设计，能够提供可以通过排列分割靶而制作大型的靶，可以减少由各分割靶的边缘部引起的粉粒的产生导致的不良的溅射靶，特别是FPD用溅射靶。

基于该发现，本发明提供：

1）一种ITO溅射靶，通过在背衬板上排列多个ITO分割靶并与该背衬板接合而构成，其中，仅在排列的ITO分割靶间的空隙侧的侧面具有选自铟、铟合金或锡合金的一种物质的覆盖层。

另外，本发明提供：

2）上述1）所述的ITO溅射靶，其特征在于，铟合金或锡合金为选自In-Sn、In-Bi、In-Bi-Sn、In-Ga、In-Ga-Sn、In-Ga-Bi、Sn-Ga、Sn-Bi和Sn-Ga-Bi中的任意一种物质。

另外，本发明提供：

3）上述1）或2）所述的ITO溅射靶，其特征在于，ITO分割靶间的空隙为0.2~0.8mm。

另外，本发明提供：

4）上述1）至3）中任一项所述的ITO溅射靶，其特征在于，覆盖层的厚度为0.04~0.35mm，并且从空隙的大小减去覆盖层的厚度得到的间隙的大小为0.1~0.72mm。

发明效果

这样制备的本发明的溅射靶，具有如下优点：可以提供即使在分割ITO靶的连续溅射时，也可以抑制结瘤的产生和异常放电，并且可以得到在与空隙部分相对的衬底上形成的膜的特性与其它部分的膜的特性无差异，即膜特性的均匀性高的膜的ITO溅射靶，特别是FPD用溅射靶，并且可以提高成膜的成品率，可以提高制品的品质。

附图说明

图1是本发明的代表性ITO溅射靶的剖视说明图。

图2是以一定的间隔（空隙）排列的现有靶的说明图。

具体实施方式

本发明的ITO溅射靶，是通过在背衬板上排列多个ITO分割靶并与该背衬板接合而构成的ITO溅射靶，其以仅在排列的ITO分割靶间的空隙侧的侧面具有选自铟、铟合金或锡合金的一种物质的覆盖层的结构的ITO溅射靶为基本。

即，在背衬板上排列的多个ITO分割靶，各自的侧面没有紧贴，而是具有一定的间隔（空隙）。该示意图如图2所示。另一方面，说明本发明的代表性ITO溅射靶的剖视图如图1所示。

该分割ITO靶的各构件，可以通过以下的方法制造。首先，称量氧化铟粉末和氧化锡粉末使得氧化锡为10重量%。

通常的ITO的氧化锡浓度为10重量%，但是在作为透明导电体特性可以容许的范围内，可以将氧化锡的浓度设定在3~40重量%的范围。

然后，将称量的原料粉末进行利用湿式介质搅拌磨机等的混合粉碎，并进行用于提高流动性的造粒，在造粒时的浆料中，可以添加用于增加成形体强度的PVA等粘合剂。

然后，进行压力成形后，在氧气气氛或大气气氛中进行常压烧结，得到ITO烧结体。

对所得到的ITO烧结体进行机械加工，得到分割ITO靶的各构件。此时，更优选对角进行倒角加工，进行减小表面粗糙度的加工。分割ITO靶的个数，例如为了适合FPD，可以根据大型ITO靶的尺寸确定。

这样的ITO靶，俯视一般为矩形，因此与此相对应，可以将多个长方形的分割ITO靶排列来制作。但是，分割ITO靶不限于长方形，当然也可以为其它形状例如正方形、三角形、扇形或者将它们适当组合来制作。本申请发明包括这些方面。

在通过上述方式制作的ITO靶的各构件的侧面覆盖铟或铟合金等，形成所述物质的覆盖层。形成该覆盖层的手段没有特别限制，例如可以使用下述用于在的背衬板上进行焊接的包含铟或铟合金的焊料来形成。作为其它手段，可以使用热喷涂法、镀敷法等。另外，可以仅将侧面通过电解进行还原而形成In系金属。

形成覆盖层后，使用包含铟或铟合金的焊料，如前述图1所示，在包含铜或铜合金的背衬板上进行焊接。

之所以仅在侧面附加铟或铟合金等，是因为若不附加铟等，则容易产生以ITO靶的分割靶各构件间的空隙的端部为基点的异常放电等，另外，相反，若如现有例一样，在整个空隙中埋入铟等，则由该部分的上部形成的膜的电特性与由其它部分形成的膜的电特性不同。

ITO靶的分割靶各构件间的空隙（间隔）的调节是必要的，该空隙设定为0.2~0.8mm。此时的ITO分割靶间的空隙为形成覆盖层前的空隙。仅在ITO分割靶的空隙侧的侧面形成选自铟、铟合金或锡合金中的一种物质的覆盖层。然后，排列在背衬板上，并与背衬板接合。

对于接合到背衬板上的各ITO分割靶而言，如上所述，需要一定的空隙，这是因为：该空隙小于0.2mm时，将多分割ITO靶的各构件粘贴到背衬板上后，难以防止接合层（使用焊料的焊接层）冷却时的热收缩造成的相邻靶构件间的碰撞引起的破损。

另外，相反，大于0.8mm时，即使在各靶构件的侧面形成铟等，由侧面形成的膜的电特性也与靶构件稍有差异，因此由于空隙（间隔）过大会造成溅射时的膜的面内均匀性变差。

另外，在ITO靶的溅射时及冷却时，或多或少会反复进行热膨胀和收缩，分割靶的空隙具有适度调节该热膨胀和收缩的功能，因此也具有可以防止靶的龟裂和破裂的效果。

在各ITO分割靶的侧面形成的覆盖层的厚度设定为0.04~0.35mm。该覆盖层为相互面向空隙的单面的厚度。该覆盖层的目的在于，抑制结瘤的产生和异常放电，并且使得在与空隙部分相对的衬底上形成的膜的特性与其它部分的膜的特性无差异。

覆盖层的厚度小于0.04mm时，没有该效果，超过0.35mm时，必须增大分割靶的空隙本身，膜的均匀性产生问题，因此优选将覆盖层的厚度设定为0.04~0.35mm。当然，要根据分割靶的空隙，在上述范围内调节覆盖层的厚度。以上的结果是，将从空隙的大小中减去覆盖层的厚度而得到的间隙的（大小）设定为0.1~0.72mm是合适的。

作为在分割靶的侧面附加的材料，优选铟、铟合金、锡合金。这些金属或合金的熔点比较低，因此容易附加到侧面。另外，铟合金和锡合金的优选例子，可以列举：In-Sn、In-Bi、In-Bi-Sn、In-Ga、In-Ga-Sn、In-Ga-Bi、Sn-Ga、Sn-Bi和Sn-Ga-Bi。这些合金，特别是在与铟形成合金时，熔点比较低，为更优选的材料。

实施例

以下，根据实施例和比较例进行说明。另外，本实施例仅仅是一例，本发明无论如何不限于该例。即，本发明仅由权利要求的范围限制，还包括本发明中所包含的实施例以外的各种变形。

（实施例1）

将作为原料的、比表面积5m²/g的氧化铟粉末和氧化锡粉末以重量比9：1的比例混合而成的混合粉末用基于球磨机的湿式介质搅拌磨机混合粉碎后，注入压模，以700kg/cm²的压力成形，制作ITO成形体。

然后，将该ITO成形体在氧气气氛中以5℃/分钟的升温速度从室温升温到1500℃后，在1500℃保温20小时，然后，进行炉冷而烧结。

将这样得到的烧结体的表面在平面磨床中使用400号金刚石磨粒磨削至厚度6.5mm，再将侧边用金刚石切刀切割为127mm×508mm尺寸，得到ITO靶构件。制作两块这样的加工体。

将这些烧结体设置到设定为200℃的热板上，升温后仅在侧面附加0.05mm厚的铟。

然后，将无氧铜制的背衬板设置到设定为200℃的热板上，使用铟作为焊料，以其厚度为约0.2mm的方式进行涂布。在该背衬板上以0.4mm的空隙将通过上述方式在侧面附加有铟的两块ITO烧结体以接合面相互相对的方式设置，并自然冷却到室温。从上述可知，相邻的分割靶的覆盖层间的距离（间隔）为0.3mm。

将该靶安装到シンクロン制造的磁控溅射装置（BSC-7011）中，输入功率为，以DC电源2.3W/cm²，气压为0.6Pa，溅射气体为氩（Ar）并且气体流量为300sccm，进行到溅射累积电量为120WHr/cm²。

溅射中测定微弧产生的次数（次）。微弧的判断基准是，检测电压100V以上，释出能量（产生弧放电时的溅射电压×溅射电流×产生时间）为10mJ以下。

溅射累积电量为160WHr/cm²后，设置コ一ニング1737作为衬底，将膜厚设定为200nm，测定与空隙部相对的衬底面以及沿相反方向与其分别距离2cm和4cm的共计5个点的方块电阻，求出平均值和方块电阻的偏差（=100×2（最大方块电阻值-最小方块电阻值）/（最大方块电阻值+最小方块电阻值）%），以此评价膜电阻均匀性（R1）。

该实施例1的R1（5点的方块电阻、平均值、方块电阻的偏差）的结果如表1所示。

另外，空隙、铟等在空隙上的附着状态、直到累积120WHr/cm²为止的微弧放电产生累积次数、膜特性等结果也一并示于表1中。

表1

如上述表1、图1所示，在实施例1的分割靶的侧面覆盖的材料为铟（In），覆盖层的厚度为0.05mm，空隙为0.4mm，微弧的产生次数为260次，方块电阻的平均值为10.3Ω/□，方块电阻的偏差为7.3%，得到方块电阻的平均值为适度的数值，方块电阻的偏差小，微弧的产生次数少的结果。

ITO的情况下，可以通过方块电阻评价衬底上膜的特性，象这样方块电阻的变动少，意味着在衬底上均匀地成膜。

（实施例2）

除了将覆盖层的厚度变为0.1mm以外，在与实施例1同样的条件下进行。该结果同样地如表1、图1所示。相邻的分割靶的覆盖层间的距离（间隔）为0.2mm。

微弧的产生次数为232次，方块电阻的平均值为10.2Ω/□，方块电阻的偏差为7.0%，得到方块电阻为适度的数值，方块电阻的偏差小，微弧的产生次数少的结果。

（实施例3）

除了将空隙变为0.2mm以外，在与实施例1同样的条件下进行。相邻的分割靶的覆盖层间的距离（间隔）为0.1mm。该结果同样如表1、图1所示。

微弧的产生次数为210次，方块电阻的平均值为10.3Ω/□，方块电阻的偏差为4.9%，得到方块电阻为适度的数值，方块电阻的偏差小，微弧的产生次数少的结果。

（实施例4）

除了将附加到ITO分割靶侧面的铟变为锡浓度为10原子%的In-Sn合金以外，在与实施例1同样的条件下进行。该结果同样如表1、图1所示。相邻的分割靶的覆盖层间的距离（间隔）为0.3mm。

微弧的产生次数为212次，方块电阻的平均值为10.4Ω/□，方块电阻的偏差为5.8%，得到方块电阻为适度的数值，方块电阻的偏差小，微弧的产生次数少的结果。

（比较例1）

除了在ITO分割靶侧面什么也不附加，将分割靶的空隙设定为0.4mm以外，在与实施例1同样的条件下进行。该结果同样如表1所示。另外，由于在ITO分割靶侧面未形成覆盖层，因此结构方面如图2所示。

微弧的产生次数为750次，方块电阻的平均值为10.2Ω/□，方块电阻的偏差为3.9%，得到方块电阻的平均值为适度的数值，方块电阻的偏差小，但是微弧的产生次数极多的结果。

（比较例2）

除了在ITO分割靶侧面附加0.02mm的In以外，在与实施例1同样的条件下进行。该结果同样如表1、图1所示。另外，相邻分割靶的覆盖层间的距离（间隔）为0.3mm。

微弧的产生次数为736次，方块电阻的平均值为10.2Ω/□，方块电阻的偏差为3.9%，得到方块电阻的平均值为适度的数值，方块电阻的偏差小，但是微弧的产生次数极多的结果。

（比较例3）

除了在ITO分割靶侧面什么也不附加，将分割靶的空隙设定为0.2mm以外，在与实施例1同样的条件下进行。该结果同样如表1所示。另外，由于在ITO分割靶侧面未形成覆盖层，因此结构方面如图2所示。

微弧的产生次数为508次，方块电阻为10.2Ω/□，方块电阻的偏差为3.0%，得到方块电阻的平均值为适度的数值，方块电阻的偏差小，微弧的产生次数虽然与比较例1相比稍有减少，但是仍然极多的结果。

（比较例4）

将分割靶的配置即分割靶间的空隙设定为0.4mm，但是在ITO分割靶间埋入铟（In）。分割靶间有空隙，但是其间放入其它物质，从而成为间隙实质上消失的状态。除此以外，在与实施例1同样的条件下进行。该结果同样如表1所示。

微弧的产生次数为240次，方块电阻的平均值为9.4Ω/□，方块电阻的偏差为38.2%，微弧的产生次数与实施例相同程度，但是方块电阻的平均值差，方块电阻的偏差极大。

ITO的情况下，可以通过方块电阻评价衬底上膜的特性，象这样方块电阻的变动大，意味着在衬底上没有均匀地成膜。

（比较例5）

将分割靶的配置即分割靶间的空隙设定为0.2mm，但是在ITO分割靶间埋入铟（In）。分割靶间有空隙，但是其间放入其它物质，从而成为间隙实质上消失的状态。除此以外，在与实施例1同样的条件下进行。结果同样如表1所示。

微弧的产生次数为198次，方块电阻的平均值为9.9Ω/□，方块电阻的偏差为17.6%，微弧的产生次数与实施例大致相同程度，但是方块电阻的平均值差，方块电阻的偏差极大。

从上述的实施例、比较例明显可以看出，在背衬板上排列多个ITO分割靶并与该背衬板接合而构成的ITO溅射靶，具有仅在排列的ITO分割靶间的空隙侧的侧面具有选自铟、铟合金或锡合金的一种物质的覆盖层的结构是极其重要的。

由此，可以抑制结瘤的产生和异常放电，并且可以得到在与空隙部分相对的衬底上形成的膜的特性与其它部分的膜特性无差异，即膜特性的均匀性高的膜。

产业实用性

本发明的溅射靶，具有如下显著优点：可以提供即使在分割ITO靶的连续溅射时，也可以抑制结瘤的产生和异常放电，并且可以得到在与空隙部分相对的衬底上形成的膜的特性与其它部分的膜的特性无差异，即膜特性的均匀性高的膜的ITO溅射靶，并且可以提高成膜的成品率，可以提高制品的品质，从而可以提供能够减少由分割靶部引起的粉粒产生造成的不合格率的大型溅射靶，因此特别是作为FPD用溅射靶是有用的。

Claims

1.一种ITO溅射靶，通过在背衬板上排列多个ITO分割靶并与该背衬板接合而构成，其中，仅在排列的ITO分割靶间的空隙侧的侧面具有选自铟、铟合金或锡合金的一种物质的覆盖层。

2.如权利要求1所述的ITO溅射靶，其特征在于，铟合金或锡合金为选自In-Sn、In-Bi、In-Bi-Sn、In-Ga、In-Ga-Sn、In-Ga-Bi、Sn-Ga、Sn-Bi和Sn-Ga-Bi中的任意一种物质。

3.如权利要求1或2所述的ITO溅射靶，其特征在于，ITO分割靶间的空隙为0.2~0.8mm。

4.如权利要求1至3中任一项所述的ITO溅射靶，其特征在于，覆盖层的厚度为0.04~0.35mm，并且从空隙的大小减去覆盖层的厚度得到的间隙的大小为0.1~0.72mm。