溅射靶构件及其制造方法、溅射膜的制造方法、以及磁控溅射装置与流程

1.本发明涉及溅射靶构件及其制造方法、溅射膜的制造方法、以及磁控溅射装置。


背景技术：

2.溅射是使用称为溅射靶的材料在基板表面形成均质的膜的技术，广泛用于半导体、液晶、等离子体显示器、光盘等的制造。
3.以往，已知若使用溅射靶构件进行溅射，则在该靶构件的表面发生侵蚀(机械作用导致的侵蚀)。在所涉及的溅射靶构件中，侵蚀的最深部的深度是寿命终点(使用极限)的标准。
4.通常，溅射靶构件是在垫板(backing plate)上平面且平行地形成靶母材(成膜材料)而成的。另外，特别是在磁控方式的溅射中，因等离子体集中在磁场强度高的部位，故靶构件中的侵蚀发生区域处于更局部的倾向。鉴于上述情况，尽管残留较多量的靶母材，但为了进行稳定的成膜，多数情况下不得不结束靶构件的使用。
5.作为现状，即使在靶母材的使用效率较高的圆筒状靶构件中，该使用效率也仅为30％左右。需要说明的是，使用效率通常是指在开始使用前的靶母材总质量中减少至寿命终点为止的靶母材质量的比例。
6.迄今为止，作为提高靶母材的使用效率的方法，报道了几种使靶母材中的发生侵蚀的部分更厚的技术(例如，专利文献1、2)。
7.现有技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：日本特开2000-119847号公报；
10.专利文献2：日本特开2002-302762号公报。


技术实现要素：

11.发明所要解决的课题
12.然而，与平面且平行地形成靶母材而成的靶构件相比，如专利文献1、2所记载的靶构件存在材料费和加工费等成本增加的问题。而且，由于厚壁部分的存在，靶母材与成膜对象的基板的距离不恒定，还存在对溅射膜的膜厚分布带来不良影响的问题。因此，寻求替代这些的技术。
13.本发明解决现有的上述各种问题，以实现以下的至少一个目的为课题。即，本发明的目的在于：提供溅射靶构件，其可进行均匀的溅射，同时可高效使用靶母材。
14.另外，本发明的目的还在于：提供溅射靶构件的制造方法，该制造方法可容易地得到上述的溅射靶构件。
15.另外，本发明的目的还在于：提供溅射膜的制造方法，该制造方法可有效得到具有均匀的厚度的溅射膜。
16.而且，本发明的目的还在于：提供磁控溅射装置，该装置可进行均匀的溅射，同时可高效使用靶母材。
17.用于解决课题的手段
18.为了达到上述目的，本发明人进行了深入研究。然后，发现了：对于溅射靶构件，通过以规定的形态内置磁性材料，可使磁场强度平坦化，结果可兼顾均匀溅射的实施和靶母材的有效使用，从而完成了本发明。
19.本发明是基于本发明人的上述见解的发明，作为用于解决上述课题的方法，如下所示。
20.《1》溅射靶构件，其是具备靶母材层的溅射靶构件，其特征在于：
21.以不暴露于上述靶母材层的溅射面的方式，进一步具备含有磁性材料的磁性层。
22.《2》《1》所述的溅射靶构件，其中，上述磁性材料为选自铁、镍和钴的至少1种。
23.《3》《1》或《2》所述的溅射靶构件，其中，相对于上述磁性层的整体质量，上述磁性材料的含有比例为50质量％以上。
24.《4》《1》～《3》中任一项所述的溅射靶构件，其中，上述磁性层的厚度为100μm以上。
25.《5》《1》～《4》中任一项所述的溅射靶构件，其中，相对于上述靶母材层的厚度，上述磁性层的厚度为1％以上且50％以下。
26.《6》《1》～《5》中任一项所述的溅射靶构件，其中，上述靶母材层为圆筒状，上述溅射靶构件为圆筒状。
27.《7》《6》所述的溅射靶构件，其中，从圆筒长度方向观察，上述磁性层配置在上述靶母材层的一个端部位置与从该一个端部位置向中央靠近仅上述靶母材层的全长的1/4距离的位置之间。
28.《8》《1》～《7》中任一项所述的溅射靶构件，其中，从上述靶母材层的溅射面方向观察，上述磁性层是部分性地配置。
29.《9》《1》～《8》中任一项所述的溅射靶构件，其中，相对于上述靶母材层的整体质量，硅的含有比例为50质量％以上。
30.《10》《1》～《9》中任一项所述的溅射靶构件的制造方法，其特征在于：通过等离子体喷镀法形成上述磁性层。
31.《11》溅射膜的制造方法，其特征在于：使用《1》～《9》中任一项所述的溅射靶构件，通过溅射在基板上形成包含上述靶母材层的构成原子的溅射膜。
32.《12》磁控溅射装置，其特征在于：具备《6》或《7》所述的圆筒状溅射靶构件和配置在该圆筒内部的磁铁构件。
33.《13》《12》所述的磁控溅射装置，其中，从上述溅射靶构件的圆筒长度方向观察，上述溅射靶构件中的上述磁性层较上述磁铁构件的一个端部位置更完全地配置在外侧，或者，至少配置在上述磁铁构件的一个端部位置与从该一个端部位置向中央靠近仅上述磁铁构件的两端的距离的1/4距离的位置之间。
34.发明效果
35.根据本发明，可提供溅射靶构件，该溅射靶构件可进行均匀的溅射，同时可高效使用靶母材。
36.另外，根据本发明，还可提供溅射靶构件的制造方法，该制造方法可容易地得到上
述的溅射靶构件。
37.另外，根据本发明，还可提供溅射膜的制造方法，该制造方法可有效得到具有均匀厚度的溅射膜。
38.而且，根据本发明，还可提供磁控溅射装置，其可进行均匀的溅射，同时可高效使用靶母材。
附图说明
39.[图1]是显示本发明的一个实施方式所涉及的溅射靶构件(平板状)的示意截面(剖面)图。
[0040]
[图2]是部分地显示其他方案所涉及的溅射靶构件的示意截面图。
[0041]
[图3]是部分地显示其他方案所涉及的溅射靶构件的示意截面图。
[0042]
[图4]是显示本发明的一个实施方式所涉及的溅射靶构件(圆筒状)的示意截面图。
[0043]
[图5]是将图4的一部分放大的图。
[0044]
[图6]是显示本发明的一个实施方式所涉及的磁控溅射装置的一部分的示意性截面图。
[0045]
[图7]是在本发明的一个实施方式所涉及的磁控溅射装置中可使用的磁铁构件的示意性立体图。
[0046]
[图8]是将图6的一部分放大的图。
具体实施方式
[0047]
以下，根据实施方式详细地说明本发明。
[0048]
(溅射靶构件)
[0049]
本实施方式的溅射靶构件(以下，有时简称为“靶构件”)的特征在于：具备靶母材层，同时以不暴露于上述靶母材层的溅射面的方式，进一步具备含有磁性材料的磁性层。所涉及的靶构件以规定的形态内置有磁性材料，因此可进行均匀的溅射，同时可高效使用靶母材。
[0050]
需要说明的是，上述靶构件例如可利用后述的本实施方式的溅射靶构件的制造方法来制造。
[0051]
首先，对第1实施方式的靶构件进行说明。图1是第1实施方式的靶构件的示意性截面图。图1所示的溅射靶构件100为平板状，更具体而言，在平板状的垫板3a的一个面上以平板状形成有靶母材层1。需要说明的是，图1的靶母材层1的俯视形状没有图示，例如可以是矩形、正圆形、椭圆形等。
[0052]
另外，如图1所示，上述溅射靶构件100具备含有磁性材料的磁性层2。需要说明的是，图1的磁性层2的俯视形状没有图示，例如可以是矩形、正圆形、椭圆形等。
[0053]
在将这样的溅射靶构件100配置在规定的磁控溅射装置内的适当位置、再于靶构件100的下部配置规定的磁铁、对分离且相对的基板进行溅射成膜的情况下，由于磁性层2的存在，使得配置有磁性层2的部位的上部区域和/或周边区域中的磁场强度被抑制。即，在溅射靶构件100中，通过将磁性层2至少配置在实际进行溅射时磁场强度局部升高的区域附
近，也可谋求溅射时的磁场强度的平坦化(降低)。由此，侵蚀的局部化被抑制，故可维持均匀的溅射，除此之外，从溅射面方向观察时靶母材的减少更加均匀，因此可提高靶母材的使用效率。需要说明的是，使用效率是指，在开始使用前的靶母材总质量中，减少至寿命终点为止(或者，直至到达使用者在寿命终点附近任意地确定的侵蚀深度为止)的靶母材质量的比例。另外，可抑制磁场强度的区域可通过适当变更磁性层2的厚度或形状等来控制。
[0054]
而且，如图1所示，磁性层2配置在该靶构件100内使不暴露于靶构件100的溅射面。因此，磁性层2不会被溅射。
[0055]
上述溅射靶构件100中，在从靶母材层1的溅射面(是指靶母材层1的构成原子通过溅射而被击出的表面。以下，有时简称为“靶母材层的表面”或“靶构件的表面”)方向观察时，含有磁性材料的磁性层2优选部分性地配置而不是整面配置。例如，在图1中，上述磁性层2仅配置在靶母材层1的左端附近和右端附近。磁性层2的俯视形状没有图示，例如可以是矩形、正圆形、椭圆形等。
[0056]
对如图1所示的平板状溅射靶构件100中的磁性层2的配置部位没有特别限定，可根据适用的磁控溅射装置的结构(例如，磁铁的设置位置)等目的适当选择。另外，对配置于靶构件100的磁性层2的数量也没有特别限定。
[0057]
例如，在图1的靶构件100中，磁性层2没有从靶母材层1的与溅射面相对的侧部暴露。然而，如果在溅射面不存在磁性材料，则对成膜没有影响，因此如图2所示，磁性层2也可从靶母材层1的与溅射面相对的侧部暴露。
[0058]
另外，例如在图1的靶构件100中，磁性层2的截面为矩形。然而，磁性层2的截面形状并不限定于此，例如，如图3所示，可以是锥形，或者可以是正圆形、椭圆形等。
[0059]
接下来，对第2实施方式的靶构件进行说明。第2实施方式的靶构件为圆筒状，图4是第2实施方式的靶构件的示意性截面图(沿圆筒的包括中心轴的面方向切割时的截面图)。图4所示的溅射靶构件100是以点划线为中心轴的圆筒状，更具体而言，在圆筒状支承管(backing tube)3b的外表面上圆筒状地形成靶母材层1。
[0060]
另外，如图4所示，上述溅射靶材100具备含有磁性材料的磁性层2。需要说明的是，磁性层2优选与靶母材层1的圆筒配置成同心圆状。
[0061]
在将这样的溅射靶构件100配置在规定的磁控溅射装置内的适当位置、再于靶构件100的圆筒内部配置规定的磁铁、边使靶构件100旋转边对分离的基板进行溅射成膜的情况下，由于磁性层2的存在，配置有磁性层2的部位的上部区域中的磁场强度被抑制。而且，如图4所示，磁性层2以不暴露于靶构件100的溅射面的方式配置在该靶构件100内。由此产生的作用效果与对第1实施方式的靶构件所阐述的内容同样。
[0062]
在上述溅射靶构件100中，在从靶母材层1的圆筒长度方向观察时，含有磁性材料的磁性层2优选部分地配置而不是整面配置。例如，图4中，上述磁性层2圆筒状地仅配置在靶母材层1的两端附近。
[0063]
对图4所示的圆筒状溅射靶构件100中的磁性层2的配置部位没有特别限定。
[0064]
例如，在图4的靶构件100中，磁性层2没有从靶母材层1的与溅射面相对的侧部暴露。然而，如果在溅射面不存在磁性材料，则对成膜没有影响，因此磁性层2可从靶母材层1的与溅射面相对的侧部暴露(与图2同样)。
[0065]
另外，例如在图4的靶构件100中，在从靶母材层1的表面朝向圆筒中心方向(靶母
材层1的厚度方向)观察时，磁性层2以单体配置。即，在图4的靶构件100中，磁性层2为单层。然而，磁性层2的形态并不限定于此，在从靶母材层1的表面朝向圆筒中心方向(靶母材层1的厚度方向)观察时，能以多个相互分离的方式进行配置。即，磁性层2可以是各层相互分离的多层(直径不同的多个环状层)。或者，磁性层2可以是单层，也可在单层中设置断续的部分(狭缝)。
[0066]
然而，在圆筒状溅射靶构件的内部配置磁铁进行溅射成膜时判明了：与靶母材的材料无关，在某种程度上决定磁场强度局部变高的场所(进而成为侵蚀最深部的场所)(大致是端部附近)。根据所涉及的观点，对磁性层2的合适的配置部位进行说明。
[0067]
这里，图4中，(l1)是指靶母材层1的全长(圆筒长)，(t1)是指靶母材层1的厚度。另外，图5是将图4的一个端部附近放大的图，在该图5中，(l2)是指磁性层2的圆筒长度方向的长度，(t2)是指磁性层2的厚度。而且，在图5中，(d)是指靶母材层1的一个端部位置与磁性层2的一个端部位置的间隔。
[0068]
需要说明的是，对靶母材层1的全长(l1)没有特别限定，可根据适用的溅射装置或成膜对象的基板的尺寸等各种条件适当选择。
[0069]
在如图4和图5所示的圆筒状溅射靶构件100中，从圆筒长度方向观察，磁性层2优选配置在靶母材层1的一个端部位置与从该一个端部位置向中央靠近仅靶母材层1的全长的1/4距离的位置之间。换言之，在图4和图5中，优选磁性层2以满足下式(1)(和式(1’))的方式配置在靶母材层1的至少一个端部附近。
[0070]
(d)≤{(l1)
÷
4}
···
(1)；
[0071]
(d)/{(l1)
÷
4}≤1
···
(1’)。
[0072]
而且，在圆筒状的溅射靶构件100中，从圆筒长度方向观察，优选在较从靶母材层1的一个端部位置向中央靠近仅靶母材层1的全长的1/4距离的位置更靠近中央处不配置磁性层2。换言之，在图4和图5中，优选磁性层2以满足下式(2)(和式(2’))的方式配置在靶母材层1的至少一个端部附近。
[0073]
{(d)+(l2)}≤{(l1)
÷
4}
···
(2)；
[0074]
{(d)+(l2)}/{(l1)
÷
4}≤1
···
(2’)。
[0075]
而且，在圆筒状的溅射靶构件100中，从圆筒长度方向观察，优选磁性层2的至少一部分配置在从靶母材层1的一个端部位置向中央靠近5～30mm的位置。这种情况下，可更可靠地谋求磁场强度的平坦化(峰强度的降低)。
[0076]
另外，在圆筒状的溅射靶构件100中，优选磁性层2的圆筒长度方向的长度(l2)为5mm以上且50mm以下。这种情况下，用所需最小限度的磁性材料即可有效谋求磁场强度的控制(峰强度的降低)。
[0077]
而且，在圆筒状的溅射靶构件100中，优选2个磁性层2对称地配置在靶母材层1的两端附近。
[0078]
接下来，对与靶构件的形状无关的本实施方式的靶构件的适合方案进行说明。
[0079]
对靶母材层的材料(成膜材料)没有特别限定，可根据目的适当选择，例如可列举：硅(si)、铌(nb)、钛(ti)、铜(cu)、银(ag)、铝(al)、钼(mo)、氧化铌、氧化钛、铝合金等。
[0080]
特别是，作为靶母材层的材料(成膜材料)，至少使用硅(si)，相对于靶母材层的整体质量，该硅的含有比例(即纯度)优选为50质量％以上。如果使用这样的si系的靶母材层，
则通过溅射可在基板上形成氧化硅的溅射膜。
[0081]
这一点，在氧化硅的溅射膜的形成中，未到达或未附着于基板的氧化硅(代表性的是sio2)处于容易堆积在靶端部等未被溅射(或难以溅射)之表面的倾向。另外，因氧化硅为绝缘性，故若氧化硅堆积在靶上，则电荷在此蓄积，产生电弧(异常放电)。而且，若所涉及的电弧频发，则担心发生靶表面的熔融和飞散，产生氧化硅颗粒的缺陷，进而对成膜品的品质带来不良影响以及导致产率下降。然而，如上所述，如果使用以规定的形态内置磁性层的溅射靶构件，则氧化硅的飞散量和该氧化硅在未溅射(或难以溅射)的表面的堆积量减少，因此还可取得可显著抑制电弧产生的进一步效果。
[0082]
而且，在溅射靶构件为圆筒状的情况下，如果可根据上述来降低端部附近的峰强度，则氧化硅在往往未被溅射的靶端部的堆积量也相应减少，因此更有利于抑制电弧。
[0083]
相对于靶母材层的整体质量，上述材料的含有比例(即纯度)优选为95质量％以上。这种情况下，可更有效地实施溅射，另外，还可得到更高品质的膜。从同样的观点来看，上述含有比例更优选为99质量％以上、进一步优选为99.9质量％以上。
[0084]
对靶母材层的厚度没有特别限定，可根据目的适当选择，例如可设为2.0mm以上且15mm以下。
[0085]
从高磁性的观点来看，构成磁性层的磁性材料优选为选自fe(铁)、ni(镍)、co(钴)的至少1种。需要说明的是，磁性材料可单独使用1种，也可以以组合2种以上而得的合金或混合物的形式使用。
[0086]
相对于磁性层的整体质量，上述磁性材料的含有比例(即纯度)优选为50质量％以上。这种情况下，可更有效地谋求在进行溅射时的磁场强度的控制。从同样的观点来看，上述含有比例更优选为70质量％以上、进一步优选为90质量％以上。
[0087]
磁性层的厚度优选为100μm以上。这种情况下，可更有效地谋求在进行溅射时的磁场强度的控制。从同样的观点来看，磁性层的厚度更优选为200μm以上、进一步优选为500μm以上。另外，对磁性层的厚度没有特别限定，可设为3mm以下。
[0088]
另外，磁性层的厚度与靶母材层的厚度的比例(磁性层的厚度/靶母材层的厚度)优选为1％以上且50％以下。如果上述比例为1％以上，则可更可靠地谋求在进行溅射时的磁场强度的控制。另外，如果上述比例为50％以下，则可充分良好地维持靶母材的使用效率。从同样的观点来看，相对于靶母材层的厚度，上述磁性层的厚度更优选为20％以上、而且更优选为40％以下。
[0089]
本实施方式的靶构件优选还具备垫板(平板状)或支承管(圆筒状)等靶基材，同时上述磁性层直接形成在该靶基材的表面上。这种情况下，靶母材层的形成工序进行1次足以，因此靶构件的制造更加容易。
[0090]
需要说明的是，靶基材例如可以是铜、不锈钢、铝、钛等金属制。另外，靶基材可具有水冷的夹套结构。而且，为了提高靶基材与靶母材层的密合性，在配置该靶母材层的表面上可具备任意的密合层。这种情况下，密合层可含有与磁性层相同的材料。
[0091]
本实施方式的靶构件优选靶母材层的表面平坦。这种情况下，可使靶母材与成膜对象的基板的距离恒定，故可得到更均匀的溅射膜。
[0092]
(溅射靶构件的制造方法)
[0093]
本实施方式的溅射靶构件的制造方法(以下，有时简称为“靶构件的制造方法”)的
特征在于：通过等离子体喷镀法形成上述磁性层。等离子体喷镀法的设计自由度高，因此可容易地进行厚度的调整。而且，等离子体喷镀法是可按每个装置进行定制的技术，因此可应用于多个溅射装置。
[0094]
另一方面，对靶母材层没有特别限定，例如可通过等离子体喷镀法形成，或者也可通过冷喷法形成。均为可容易地形成靶母材层的方法。这里，冷喷法是指下述的方法：将常温或加热后的高压气体通过特殊喷嘴加速至超音速，向其气流的中心投入粉末材料，从而也使该材料加速，从喷嘴出口喷出的材料以固体状态与基材碰撞而成膜。
[0095]
需要说明的是，在形成磁性层和靶母材层后，根据需要，可进行靶母材层表面的平坦化处理。作为平坦化处理，例如可列举：切削加工、磨削加工等。
[0096]
(溅射膜的制造方法)
[0097]
本实施方式的溅射膜的制造方法的特征在于：使用上述的溅射靶构件，通过溅射在基板上形成包含上述靶母材层的构成原子的溅射膜。根据所涉及的本实施方式的溅射膜的制造方法，由于使用上述的溅射靶构件，所以即使在溅射时也可更加恒定地保持靶母材与成膜对象的基板的距离，结果是，可有效获得具有均匀厚度的溅射膜。
[0098]
而且，在使用具备si系的靶母材层的溅射靶构件的情况下，在溅射时可显著抑制电弧的产生，结果是，可显著抑制氧化硅颗粒的缺陷的产生，进而还可显著抑制对成膜品(氧化硅膜)的品质的不良影响和产率的下降。因此，能够以高产率得到高品质的溅射膜。需要说明的是，在使用si系溅射靶构件的情况下，作为形成的溅射膜中所含的氧化硅的组成，可列举：sio2，但并不限定于此。
[0099]
在本实施方式的溅射膜的制造方法中，可适合采用磁控式溅射。另外，在本实施方式的溅射膜的制造方法中，可适合使用后述的本实施方式的磁控溅射装置。
[0100]
(磁控溅射装置)
[0101]
本实施方式的磁控溅射装置(以下，有时简称为“溅射装置”)的特征在于：至少具备上述的本实施方式的圆筒状溅射靶构件和配置在该圆筒内部的磁铁构件。根据所涉及的本实施方式的装置，因使用上述的圆筒状溅射靶构件，故可进行均匀的溅射，同时可高效使用靶母材。
[0102]
而且，在使用具备si系的靶母材层的溅射靶构件的情况下，还可抑制溅射时的电弧的产生。
[0103]
本实施方式的溅射装置例如具备真空腔，在该真空腔内配置圆筒状的溅射靶构件，同时在该靶构件的圆筒内部配置磁铁构件。需要说明的是，磁铁构件在圆筒状的靶构件的内部可由支撑构件支撑。而且，在该真空腔内，成膜对象的基板远离该靶构件而配置。而且，向调整至规定压力的真空腔内导入气体(氩气等)，边使靶构件旋转边对该靶构件供给电力。此时，利用基于磁铁构件的磁场和供给至靶构件的电压，在靶构件的表面附近激发放电等离子体。通过该所激发的等离子体，来自气体的离子(氩离子等)与靶构件的表面碰撞，靶母材的构成原子被击出，而附着在基板上。如此操作，可在基板上形成溅射膜。
[0104]
图6是显示本实施方式的溅射装置的一部分(圆筒状溅射靶构件的部分)的示意性截面图。图6中，在圆筒状溅射靶构件100的内部配置有磁铁构件4。磁铁构件4具有可配置在圆筒状溅射靶构件的圆筒内部的尺寸。另外，如图7所示的立体图所示，磁铁构件4例如可制成轮状。或者，磁铁构件4可以是由多个磁铁构成的单元。
[0105]
这里，图6中，(l4)是指磁铁构件4的全长。另外，图8是将图6的一个端部附近放大的图，在该图8中，(d’)是指靶母材层1的一个端部位置与磁铁构件4的一个端部位置的间隔。通常，磁铁构件4的全长(l4)与靶母材层1的全长(l1)相同或较其小((l1)≥(l4))。因此，通常靶母材层1的端部位置与磁铁构件4的端部位置相同或较其位于更外侧。
[0106]
这里，在本实施方式的溅射装置中，从上述溅射靶构件100的圆筒长度方向观察，优选溅射靶构件100中的上述磁性层2较上述磁铁构件的一个端部位置更完全地配置在外侧、或者至少配置在上述磁铁构件4的一个端部位置与从该一个端部位置向中央靠近仅上述磁铁构件4的两端的距离的1/4距离的位置之间。即，在如图6和图8所示的溅射装置中，优选磁性层2以满足下式(3)或者满足式(4-1)和式(4-2)两者的方式配置在靶母材层1的至少一个端部附近。
[0107]
(d)+(l2)≤(d’)
···
(3)；
[0108]
(d)+(l2)≥(d’)
···
(4-1)；
[0109]
(d)≤(d’)+{(l4)
÷
4}
···
(4-2)。
[0110]
通过以这种配置进行溅射，可更有效地谋求磁场强度的平坦化。
[0111]
实施例
[0112]
接下来，列举实施例和比较例，以更具体地说明本发明，但本发明不限于下述实施例。
[0113]
(比较例1)
[0114]
准备了外径为133mm、筒长为940mm的支承管。利用等离子体喷镀法在该支承管的表面形成含有si的靶母材层(si的纯度：99.9％以上)，制作了溅射靶构件。所形成的靶母材层的圆筒长度方向的长度为900mm、厚度为6.0mm。即，溅射靶构件中，形成有靶母材层的部位的外径为145mm。
[0115]
使用所制作的溅射靶构件，通过磁控溅射方式，在溅射气体(ar+o2)压力0.3pa、电力15kw下，在基板上形成了含有来自靶母材层的si的溅射膜(sio2膜)。之后，使用三维测定仪，在距靶母材层的一个端部40mm的位置、80mm的位置和120mm的位置测定了侵蚀深度。另外，在溅射前测定了各位置的磁场强度。再由溅射前后的溅射靶构件的质量(不考虑支承管的质量)之比算出了靶母材层的使用效率。这里的使用效率是指，在进行溅射直至最大侵蚀深度达到寿命终点附近即4.5mm为止的情况下的使用效率。它们的结果见表1。
[0116][0117]
根据表1，在比较例1中，在距靶母材层的端部40mm的位置，侵蚀深度(削掉的量)最大为5.0mm，推测该位置为侵蚀最深部。需要说明的是，侵蚀深度5.0mm意味着靶母材层的残
留高度为1.0mm(＝6.0-5.0)，此时所涉及的残留高度成为溅射靶构件的寿命终点的标准。
[0118]
(实施例1)
[0119]
与比较例1同样，准备了外径为133mm、筒长为940mm的支承管。利用等离子体喷镀法，在该支承管的两端附近的表面分别形成了含有铁(fe)的磁性层(铁的纯度：99％左右)。然后，通过等离子体喷镀法，以覆盖上述磁性层的方式形成了含有si的靶母材层(si的纯度：99.9％以上)。之后，通过切削适当地进行表面的平坦化处理，制作了溅射靶构件。所制作的溅射靶构件的大致形状如图4和图5所示，2个磁性层对称地配置在两端附近。具体而言，在图4和图5中，靶母材层的全长(l1)＝900mm、靶母材层的厚度(t1)＝6.0mm、磁性层的圆筒长度方向的长度(l2)＝40mm、磁性层的厚度(t2)＝2.0mm，另外，靶母材层的一个端部位置与磁性层的一个端部位置的间隔(d)＝15mm。
[0120]
使用所制作的溅射靶构件，通过磁控溅射方式，与比较例1同样，在溅射气体(ar+o2)压力0.3pa、电力15kw下于基板上形成了包含来自靶母材层的si的溅射膜(sio2膜)。之后，与比较例1同样，使用三维测定仪，在距靶母材层的一个端部40mm的位置(磁性层所存在的位置)、80mm的位置和120mm的位置测定了侵蚀深度。另外，在溅射前测定了各位置的磁场强度。与比较例1同样，再由溅射前后的溅射靶构件的质量(不考虑支承管的质量)之比算出了靶母材层的使用效率(进行溅射直至最大侵蚀深度达到寿命终点附近即4.5mm为止的情况下的使用效率)。它们的结果见表2。
[0121][0122]
根据表2，在实施例1中，在距靶母材层的端部40mm的位置、即在未设磁性层的情况下推测为侵蚀最深部的位置，侵蚀深度停留在3.5mm，随着进一步远离端部，得到了侵蚀深
度变深的结果。另外，根据磁场强度的标准偏差的比较，认为通过像实施例1那样来设置磁性层，可谋求磁场强度的平坦化。
[0123]
而且，关于使用效率(进行溅射直至最大侵蚀深度达到寿命终点附近即4.5mm为止的情况下的使用效率)，实施例1与比较例1相比，上升了19点(30％
→
49％)。关于这一点，如上所述，根据成为寿命终点的标准的最大侵蚀深度为5.0mm，关于实际的使用效率(减少至寿命终点为止的靶母材质量的比例)，推测实施例1与比较例1的点差进一步变大。
[0124]
如上所述，可知：在具备靶母材层的溅射靶构件中，通过内置含有磁性材料的磁性层，可提高溅射靶构件的使用效率。需要说明的是，在上述例子中，虽然是使用si系的靶母材层而形成了包含si的溅射膜，但认为提高使用效率的上述效果也能够实现，而与靶母材层的材料无关。
[0125]
(电弧产生次数的测定)
[0126]
另外，与上述同样，使用各例中制作的溅射靶构件，通过磁控溅射方式，在溅射气体(ar+o2)压力0.3pa、电力15kw下，于基板上形成了含有来自靶母材层的si的溅射膜(氧化硅膜)。此时，测定了达到累积电力241kwh为止的电弧产生次数。结果见表3。
[0127]
[表3]
[0128] 电弧产生次数比较例1104,852次实施例117,543次
[0129]
由表3可知：在具备si系的靶母材层的溅射靶构件中，通过内置含有磁性材料的磁性层，也可显著抑制溅射时的电弧的产生。
[0130]
产业实用性
[0131]
本发明所涉及的溅射靶构件、溅射靶构件的制造方法、溅射膜的制造方法和磁控溅射装置可适用于各种溅射膜。可举例如下：本发明可适用于制造构成防反射膜、波长选择反射(透射)膜、扩散膜等功能性膜的溅射膜。另外，本发明也可适用于制造上述的功能性膜的硬涂膜或保护膜等。而且，本发明也可适用于制造在tft(薄膜晶体管)等半导体元件或液晶显示器和有机el显示器等中所使用的溅射膜。
[0132]
特别是，利用本发明而制作的氧化硅的溅射膜可适合用作各种器件的绝缘膜、保护膜、钝化膜。
[0133]
符号说明
[0134]
100：溅射靶构件；
[0135]
1：靶母材层；
[0136]
2：磁性层；
[0137]
3a：垫板；
[0138]
3b：支承管；
[0139]
4：磁铁构件。

技术特征：
1.溅射靶构件，其是具备靶母材层的溅射靶构件，其特征在于：以不暴露于上述靶母材层的溅射面的方式，进一步具备含有磁性材料的磁性层。2.权利要求1所述的溅射靶构件，其中，上述磁性材料为选自铁、镍和钴的至少1种。3.权利要求1或2所述的溅射靶构件，其中，相对于上述磁性层的整体质量，上述磁性材料的含有比例为50质量％以上。4.权利要求1～3中任一项所述的溅射靶构件，其中，上述磁性层的厚度为100μm以上。5.权利要求1～4中任一项所述的溅射靶构件，其中，相对于上述靶母材层的厚度，上述磁性层的厚度为1％以上且50％以下。6.权利要求1～5中任一项所述的溅射靶构件，其中，上述靶母材层为圆筒状，上述溅射靶构件为圆筒状。7.权利要求6所述的溅射靶构件，其中，从圆筒长度方向观察，上述磁性层配置在上述靶母材层的一个端部位置与从该一个端部位置向中央靠近仅上述靶母材层的全长的1/4距离的位置之间。8.权利要求1～7中任一项所述的溅射靶构件，其中，从上述靶母材层的溅射面方向观察，上述磁性层是部分性地配置。9.权利要求1～8中任一项所述的溅射靶构件，其中，相对于上述靶母材层的整体质量，硅的含有比例为50质量％以上。10.权利要求1～9中任一项所述的溅射靶构件的制造方法，其特征在于：通过等离子体喷镀法形成上述磁性层。11.溅射膜的制造方法，其特征在于：使用权利要求1～9中任一项所述的溅射靶构件，通过溅射在基板上形成包含上述靶母材层的构成原子的溅射膜。12.磁控溅射装置，其特征在于：具备权利要求6或7所述的圆筒状溅射靶构件和配置在该圆筒内部的磁铁构件。13.权利要求12所述的磁控溅射装置，其中，从上述溅射靶构件的圆筒长度方向观察，上述溅射靶构件中的上述磁性层较上述磁铁构件的一个端部位置更完全地配置在外侧，或者，至少配置在上述磁铁构件的一个端部位置与从该一个端部位置向中央靠近仅上述磁铁构件的两端的距离的1/4距离的位置之间。

技术总结
本发明提供溅射靶构件，其可进行均匀的溅射，同时可高效使用靶母材。一种溅射靶构件，其特征在于：其是具备靶母材层的溅射靶构件，以不暴露于上述靶母材层的溅射面的方式，进一步具备含有磁性材料的磁性层。具备含有磁性材料的磁性层。具备含有磁性材料的磁性层。


技术研发人员：今野善纪 铃木嗣人
受保护的技术使用者：迪睿合株式会社
技术研发日：2021.12.15
技术公布日：2023/8/16