专利名称：金属系溅射靶材的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及金属系溅射靶材。
背景技术：
作为液晶显示器等平板显示器的电极材料，使用Cr、Mo、Mo合金、Al、Al合金、Ta、 Ti、Ag合金、Ni合金等金属系材料。上述电极的形成可以使用溅射法(溅射工艺)，溅射法 中使用的溅射靶材由作为电极的金属形成。伴随液晶显示器等平板显示器大型化，上述溅 射靶材也逐步大型化，并且对溅射靶材的高品质化进行研究。即，对成膜速度快、难以产生 颗粒和发弧(arcing)(异常放电)的溅射靶材进行了研究。例如，在专利文献1中公开了一种溅射靶材，其特征在于，溅射面的X射线衍射图 案和与该溅射面大致正交的侧面的X射线衍射图案相同。这样，通过使溅射靶材的晶粒无 取向、结晶性不具有各向异性，能够不需要该变现有的成膜条件地增大成膜速度。此外，在专利文献2中公开了一种Mo溅射靶材，为了消除发生发弧的问题，将在氢 中烧结而获得的Mo (钼)锭(专利文献2中，“锭”表示通过烧结而获得的金属块，通常，也 称为“块”。此处，以下称为“块”)以1300°C以下的温度压延，对该Mo压延板实施热处理， 从而得到具备无规的结晶方位、再结晶粒径的平均值为100上m以下的Mo溅射靶材。因为 Mo溅射靶材的结晶粒径均勻、且结晶方位是无规的，因而能够抑制溅射中产生的颗粒和发 弧。同样，在专利文献3中记载了 为了抑制发生颗粒和异常放电(发弧)，优选溅射 靶的结晶粒径微细且均勻，并且取向性低，即接近无取向。关于上述取向性，具体而言记载 了以X射线延伸中的主峰值5点标准化的Mo(IlO)面的相对强度比Raitl)和Mo (200)面的 相对强度R(2QQ)均为10%以上、30%以下。此外，在专利文献4中公开了 在高功率密度的溅射中，为了抑制发生发弧，金属 溅射靶的主要构成元素以外的杂质元素浓度为500ppm以上、IOOOppm以下。并记载了因为 杂质元素与溅射靶的金属元素的溅射率不同，在进行溅射时，容易形成作为发弧发生起点 的凸起。关于以Mo为主要成分的溅射靶材，还研究了通过降低含氧量而改善性能的方法。 在专利文献5中公开了 在含有锆和剩余部分的钼的溅射靶材中，通过降低含氧量，压延加 工变得容易，溅射时的成膜特性得到提高。作为成膜特性，具体表示了颗粒的产生频率。此 外，还记载了优选将含氧量减低至0. 05% 0. 3%。同样，在专利文献6中公开了在制造Mo溅射靶材时，使Mo烧结体的氧含量为 500ppm以下。由此，塑性加工变得容易，在溅射靶材中氧化物颗粒相的形成减少，所以能够 抑制颗粒的产生。并且，由于具有BCC(体心立方晶格)结晶结构的Mo最稠密面(110)面 的相对强度比增高，溅射率(成膜速度)提高，生产率提高。具体而言，优选以X射线衍射 中的主峰值4点标准化的(110)面的相对强度KRaici)为40%以上。此处，优选压延时每一 次循环的压下率为10%以下、具体以每一次循环4%左右的压下率进行压延，从而获得上述组织。 在专利文献7中公开了一种钼靶，其为经过加压烧结得到的靶材，具有平均粒径 为10 μ m以下的微细组织、并且相对密度为99%以上。通过使微细组织和相对密度满足上 述数值条件，可以使溅射膜均勻，膜中的颗粒数减少。
日本特开2000-045065号公报 日本特开2000-234167号公报 日本特开2000-045066号公报 日本特开2005-154814号公报 日本特开2002-339031号公报 日本特开2007-113033号公报 日本特开平10-183341号公报专利文献1
专利文献2
专利文献3
专利文献4
专利文献5
专利文献6
专利文献
发明内容
如上所述，从各种观点出发，溅射靶材的改善逐步进展。另一方面，在制造液晶显 示器等平板显示器的制造工序中，形成电极的溅射工序的生产量比其他工序慢，从提高制 造效率和降低最终产品的成本的观点出发，要求高的生产量。S卩，溅射靶材并不需求上述现 已实行的成膜速度、产生颗粒、产生发弧(异常放电)等各种特性要素的改善，而是开始需 求制造工序中的高生产量等整体解决方案的性能提高。作为在溅射工序中提高生产量的一个方法，可以考虑提高溅射的功率而增大成膜 速度的方案。但是，如果以高的功率密度进行溅射，发弧的发生率增加，结果出现不能提高 生产量的问题。此外，还有如专利文献6所述，通过提高溅射靶的金属结晶的最稠密面(具 有BCC结晶结构的Mo的(110)面)的相对强度比，增大成膜速度的方法。但是，实际上越 是金属原子的平面密度高的面，越会释放出更多的溅射原子(溅射颗粒)，成膜速度不一定 会提高。特别是根据溅射的功率，溅射原子的释放动作不同。因此，至今为止，溅射靶材的 结晶取向与溅射颗粒的释放方向的因果关系尚不明确，溅射面具有怎样的组织或者结晶组 织的靶对于成膜速度而言是有效的也不明确。本发明的目的在于提供一种金属系溅射靶材，其不使用高密度功率也能够获得高 的成膜速度，可以减少发弧的发生，使溅射工序的生产量大幅提高。为了得到提高生产量性能的溅射靶材的优选的组织结构，本发明的发明人对于作 为溅射靶材使用的立方晶系的结晶结构的金属，研究了来自各结晶面的金属原子释放能， 结果发现{200}面和{222}面具有高的金属原子释放能。基于上述见解，制作了溅射靶材， 研究其生产量性能，结果发现以特定范围的低的氧含量、相对于溅射面的结晶相的{200} 面聚集度和{222}面聚集度高的溅射靶材表现出极其优异的生产量性能，从而完成了本发 明。SP，本发明的主要内容如下。(1) 一种金属系溅射靶材，其为由立方晶系的结晶结构的金属或者合金构成的溅 射靶材，其特征在于上述溅射靶材中所含有的氧含量以质量计为5ppm以上500ppm以下， 相对于溅射面的结晶相的{200}面聚集度为15%以上80%以下，或者相对于溅射面的结晶 相的{222}面聚集度为15%以上80%以下。(2)如上述(1)所述的金属系溅射靶材，其特征在于上述溅射靶材的相对于溅射
4面的结晶相的{200}面聚集度和{222}面聚集度之和为30%以上95%以下。(3)如上述(1)或(2)所述的金属系溅射靶材，其特征在于上述溅射靶材的相对 于溅射面的{110}面聚集度为0.01%以上8%以下。(4)如上述⑴ ⑶中任一项所述的金属系溅射靶材，其特征在于构成上述溅 射靶材的金属或合金，以Cr、Mo、W、V或者Ta中的任一种以上为主要元素，其结晶结构具有 立方晶系的体心立方晶格结构。(5)如上述⑴ (4)中任一项所述的金属系溅射靶材，其特征在于上述溅射靶 材的结晶相的结晶粒径为1 μ m以上50 μ m以下。发明效果根据本发明的金属系溅射靶材，可以提高溅射工序中的生产量性能。并且，能够有 效地制作液晶显示器等平板显示器等的电极膜。此外，由于获得的电极膜具有高品质，因而 能够提供高性能的产品。
图1表示分别照射一定时间的聚焦离子束(FIB，Focused Ion Beam)的各结晶面 的原子释放量。图2表示{200}面聚集度、{222}面聚集度和{111}面聚集度的压延开始温度依 赖性。图3表示通过压延开始温度使面聚集度发生变化的材料的成膜速度(图2的材料 的成膜速度)。
具体实施例方式本发明的发明人发现，对于由立方晶系的结晶结构的金属或者合金形成的溅射靶 材，通过如上所述地控制组织结构和含氧浓度，能够显著提高溅射工序的生产量性能。如上 所述，生产量性能主要通过成膜速度与发弧发生次数的关系评价。例如，成膜速度越大，生 产量特性越好；发弧发生次数越少，生产量特性越好。关于成膜速度，本发明的发明人对于作为溅射靶材使用的立方晶系的结晶结构的 金属，研究了来自各结晶面的金属原子释放能，结果发现{200}面具有高的金属原子释放 能。作为具体的示例，使用立方晶系的结晶结构的Mo，对上述Mo结晶相的{200}、{110}、 {211}、{310}以及{222}各个面，分别照射一定时间的加速电压IOkV和30kV的聚焦离子 束(FIB，Focused Ion Beam)，测定被照射加工的部位的体积，计算原子释放量。在图1中，将{200}面的原子释放量(原子释放的相对速度)设为100，其他各结 晶面的原子释放量以相对于{200}面的原子释放量的相对值表示。{200}面具有其原子释 放的相对速度比其他结晶面(除{222}面外)更快的倾向，特别是施加的能量(离子束的 加速电压)越低，该倾向越显著。{110}面的每单位面积的原子数比{200}面、{222}面多， 但是{200}面和{222}面的原子释放速度比{110}面快。可以推测其理由在于，{200}面和 {222}面比{110}面的原子释放能高。上述原子释放速度与溅射中的成膜速度相关，可以认 为原子释放速度越大，成膜速度越大。另一方面，可以认为{110}面特别是在低加速电压下 的原子释放速度低，即，{110}面的原子释放能较低，或者，为了释放原子需要高的能量。基于上述见解，制作溅射靶材并研究其生产量性能，结果发现通过将氧含量限制在特定的低的范围内，可以获得具有相对于溅射面的结晶相的{200}面聚集度和{222}面 聚集度高的组织结构的溅射靶材，表现出极其优异的生产量性能。具体如下所述。本发明的溅射靶材的组织结构，相对于溅射面的结晶相的{200}面聚集度为15% 以上80%以下、或者相对于溅射面的结晶相的{222}面聚集度为15%以上80%以下。{200} 面聚集度和{222}面聚集度双方均不到15%时，无法观察到成膜速度的提高。另一方面， {200}面聚集度超过80%时，虽然成膜速度提高，但是为了对齐结晶面，制造需要花费工 夫，或者实际上无法制造多晶的组织结构。此外，{200}面聚集度变得过高超过80%时，晶粒粗大化，成为没有晶界的单晶。 因此，溅射靶材在处理时，可能发生裂开(cleavage)或者因溅射中的热而破裂。同样， {222}面聚集度超过80%时，虽然成膜速度提高，但是为了对齐结晶面，制造需要花费工 夫，或者实际上无法制造多晶的组织结构。此外，{222}面聚集度超过80%时，晶粒粗大化， 组织非常接近没有晶界的单晶。因此，溅射靶材在处理时，可能发生裂开或者因溅射中的热 而破裂。从成膜速度和制造成本的观点出发，更优选{200}面聚集度和{222}面聚集度之 和的范围为30%以上95%以下。{200}面聚集度和{222}面聚集度之和的范围不到30% 的情况下，虽然在能够获得本发明的作用效果的范围内，但是存在成膜速度降低的情况。另 一方面，{200}面聚集度和{222}面聚集度之和的范围超过95%时，虽然成膜速度较快，但 是{200}面与{222}面的晶界所占的比例减少(上述比例不是0)，有时会像单晶一样容易 发生裂开，或者因溅射中的热而破裂。{200}面聚集度和{222}面聚集度之和的范围更优选 为60%以上95%以下。并且，在本发明中，优选溅射靶材的{110}面聚集度为0.01%以上8%以下。这是 因为电子释放能小的{110}的面聚集度低时能够维持大的成膜速度。因此，{110}面聚集度 超过8%时，有时观察不到成膜速度的大幅提高。另一方面，{110}面聚集度不到0. 01%时， 有时成膜速度的进一步提高受到限制，或者为了减少上述结晶面，制造花费工夫。特别是从 成膜速度和靶制造成本的观点出发，更优选的{110}面聚集度的范围为0.01%以上3%以 下。此处，上述面聚集度的测定可以通过X射线衍射法进行，例如，使用MoK α射线。结 晶相的{200}面聚集度、{222}面聚集度以及{110}面聚集度如下所述求得。测定相对于 试样表面平行的立方晶的结晶11个面{110}、{200}、{211}、{310}、{222}、{321}、{411}、 {420}、{332}、{521}、{442}的积分强度，用各测定值分别除以随机方位的试样的理论积分 强度，之后以百分比求出{200}或者{110}强度的比例。例如，{200}面聚集度由以下的式 (1)表示。
权利要求
一种金属系溅射靶材，其是由立方晶系的结晶结构的金属或者合金构成的溅射靶材，其特征在于所述溅射靶材中所含有的氧含量以质量计为5ppm以上500ppm以下，相对于溅射面的结晶相的{200}面聚集度为15％以上80％以下，或者相对于溅射面的结晶相的{222}面聚集度为15％以上80％以下。
2.如权利要求1所述的金属系溅射靶材，其特征在于所述溅射靶材的相对于溅射面的结晶相的{200}面聚集度和{222}面聚集度之和为 30%以上95%以下。
3.如权利要求1或2所述的金属系溅射靶材，其特征在于所述溅射靶材的相对于溅射面的{110}面聚集度为0.01%以上8%以下。
4.如权利要求1 3中任一项所述的金属系溅射靶材，其特征在于构成所述溅射靶材的金属或合金，以Cr、Mo、W、V或者Ta中的任一种以上为主要元素， 其结晶结构具有立方晶系的体心立方晶格结构。
5.如权利要求1 4中任一项所述的金属系溅射靶材，其特征在于 所述溅射靶材的结晶相的结晶粒径为1 μ m以上50 μ m以下。
全文摘要
本发明提供不使用高密度功率也能够获得高的成膜速度、能够降低发弧的发生、大幅提高溅射工序的生产量的金属系溅射靶材。该金属系溅射靶材是由立方晶系的结晶结构的金属或者合金构成的溅射靶材，其特征在于，上述溅射靶材中所含有的氧含量以质量计为10ppm以上1000ppm以下，相对于溅射面的结晶相的{200}面聚集度为15％以上80％以下，或者相对于溅射面的结晶相的{222}面聚集度为15％以上80％以下。
文档编号B22F3/18GK101960042SQ200980106669
公开日2011年1月26日 申请日期2009年2月27日 优先权日2008年2月29日
发明者中村元, 坂本广明, 大石忠美, 安藤彰朗, 泉真吾, 稻熊徹 申请人:新日铁高新材料股份有限公司