JP2000239835A

JP2000239835A - スパッタリングターゲット

Info

Publication number: JP2000239835A
Application number: JP11042616A
Authority: JP
Inventors: Takakazu Seki; 孝和関; Yuichiro Nakamura; 祐一郎中村
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】スパッタリングによって成膜する際に、ター
ゲット自体のスパッタレートが高く、高能率スパッタリ
ングによる成膜が可能である面心立方構造を備えたスパ
ッタリングターゲットを得る。【解決手段】面心立方構造を備えた金属又は合金スパ
ッタリングターゲットにおいて、（（１１１）＋（２０
０））／（２２０）面配向度比が２．２０以上であるス
パッタリングターゲット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリングに
よって膜を形成する際に、ターゲット自体のスパッタレ
ートが高く、高能率スパッタリングによる成膜が可能で
ある面心立方構造を備えた金属又は合金スパッタリング
ターゲットに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイス、高密度記録光デ
ィスク、透明導電膜、耐蝕・耐熱膜など多くの薄膜の形
成にスパッタリング法が使用されている。このスパッタ
リング法は正の電極とターゲット（負の電極）とを対向
させ、不活性ガス雰囲気下でこれらの基板とターゲット
の間に高電圧を印加して電場を発生させるものであり、
この時電離した電子と不活性ガスが衝突してプラズマが
形成され、このプラズマ中の陽イオンが加速されてター
ゲット（負の電極）表面に衝突し、この時のエネルギー
の交換によりターゲット構成原子が叩き出され、この飛
び出した原子が対向する基板表面に付着して膜が形成さ
れるという原理を用いたものである。ターゲット材料と
しては、金属からセラミックスに至るまで様々な材料が
使用されている。

【０００３】従来、スパッタリング法により成膜する場
合にいくつかの問題が提起されている。例えば、スパッ
タリング中にターゲットが起因となって発生するパーテ
ィクル、ノジュール、異常放電現象などである。パーテ
ィクルと言われるものはスパッタチャンバ内の壁や種々
の機器にスパッタリングによる飛沫粒子が付着堆積した
もので、それが一定量を超えると剥がれ出し、かつスパ
ッタチャンバ内に浮遊し、このクラスター状の粗大粒が
さらに基板あるいは薄膜に再付着したもので、薄膜の特
性を著しく悪化させる原因となっている。このため、タ
ーゲットの組織の均一性、粒度、表面粗さ、清浄度、結
晶の状態などにいくつかの工夫がなされている。

【０００４】このような中で、半導体や液晶ディスプレ
ーなどでは集積度向上や大面積化の要求とともに不良率
低減による生産性向上が厳しく要求されてきている。例
えば上記スパッタリングの最中にターゲットにノジュー
ル（異常突起物）の発生量が多くなってきた場合、ある
いは上記のようなパーティクルが多発するようになった
場合には、形成された膜の均一性や性能を劣化させるの
で、スパッタリングを一時中断し、該ターゲットに生じ
たノジュールを除去再生したり、パーティクル発生防止
のためにはチャンバ内の壁や種々の機器からパーティク
ルの原因となる膜の堆積物を清掃することなどが行なわ
れる。上記のような問題は、膜の性能の問題だけではな
くスパッタリング中断による生産効率の低下という問題
を含んでいる。これに対しては、ノジュールの形成やパ
ーティクルの発生が極力少なくなるようにいくつかの工
夫なされている。

【０００５】上記のような不良率の低減の外に、純粋な
生産性向上を目的として成膜時間の短縮によることも考
えられる。この成膜時間の短縮は、スパッタ条件や膜厚
の変更によってなされることになるが、元来最適なスパ
ッタ条件で実施されているものを、成膜時間の短縮のた
めに従来の製造条件を変更してスパッタリングすること
は、かなり難しいと言わなければならない。しばしば理
論に終わる可能性もないではない。このようなことか
ら、デバイス製造上の基本製造条件を変更することなく
成膜時間を短縮するためには、スパッタリングターゲッ
ト固有のスパッタレートを高くすることである。しか
し、従来このようなスパッタリングターゲット固有のス
パッタレートを制御し、生産性を向上させるということ
は常識では考えられず、このような発想は全く存在しな
かった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、スパッタリ
ングターゲットの製造工程を基本的に見直し、面心立方
構造を備えた金属又は合金スパッタリングターゲットに
おいて、結晶方位を調整することによりターゲット固有
のスパッタレートを上げ、これによって生産効率を飛躍
的に高めたスパッタリングターゲットを得ることを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明者らは研究を行なった結果、スパッタリング
によって膜を形成する際に、結晶方位を調整することに
よりターゲット自体のスパッタレートが良好であり、高
能率スパッタリングによる成膜が可能である面心立方構
造を備えた金属又は合金スパッタリングターゲットを再
現性よく得ることができるとの知見を得た。本発明はこ
の知見に基ずき、１面心立方構造を備えた金属又は合金スパッタリング
ターゲットにおいて、（（１１１）＋（２００））／
（２２０）面配向度比が２．２０以上であることを特徴
とするスパッタレートに優れたスパッタリングターゲッ
ト２ターゲット材料が銀又は銀合金であることを特徴と
する上記１記載のスパッタリングターゲット、を提供す
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】面心立方構造（ｆｃｃ）を備えた
金属又は合金の代表的なものとして、銀、アルミニウ
ム、銅、ニッケル及びこれらの合金などが挙げられる
が、本発明はこれらの面心立方構造（ｆｃｃ）を備えた
金属又は合金の全てに適応できる。本発明は（（１１
１）＋（２００））／（２２０）面配向度比が２．２０
以上とするものであり、スパッタリングターゲットのス
パッタ面に（２２０）よりも、（１１１）及び（２０
０）面が優先的に配向することにより、スパッタ面に対
して原子の密度が高まることを利用したものである。こ
の結果、上記に述べたスパッタリングの際に加速されて
ターゲットに向う陽イオンとの衝突頻度が高くなり、必
然的にスパッタレートが向上する。これによっ、従来の
スパッタリングにようる製造（成膜）条件を維持しなが
ら、成膜時間を短縮することができ、生産効率を大幅に
上昇させることができる極めて優れた効果を有する。

【０００９】スパッタレートの向上効果を持たせるため
には、上記のように面配向度比を２．２０以上とするの
がよい。この比が高くなるにつれスパッタレートは、ほ
ぼ直線的に向上する。この面配向度比が２．２０〜２．
６０では成膜（デポジッション）速度が５．８〜６．４
ｎｍ／ｓ程度となる。そして面配向度比が１０に至るま
では成膜速度が６．４〜６．５ｎｍ／ｓで、ほぼ一定で
ある。上記のような、面心立方構造（ｆｃｃ）を備えた
金属又は合金のターゲットは溶解鋳造品が使用され、こ
れを鍛造、熱間圧延、冷間圧延、アニール（熱処理）等
の加工を施して製造する。これらの製造条件を適宜調整
し、（（１１１）＋（２００））／（２２０）面配向度
比が２．２０以上とする。この面配向度比の条件を満た
せば、鍛造品、鍛造後の熱処理品、冷間圧延品、冷間圧
延後の熱処理品などの製品を用いることができる。この
ような加工方法や加工条件を調整し、通常の方法により
種々の面配向のものを安定かつ再現性の良く得ることが
できる。これらの条件は銀、アルミニウム、銅、ニッケ
ル及びこれらの合金の固有の条件を持つので、その条件
に合わせて製造する。

【００１０】

【実施例および比較例】以下、実施例及び比較例に基づ
いて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、
この例によって何ら制限されるものではない。すなわ
ち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるも
のであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を
包含するものである。（実施例及び比較例）銀を溶解鋳造し、これを冷間圧
延、据え込み鍛造、反据え込み鍛造等の加工をを行い、
目的とするいくつかの結晶の優先方位に揃え、その後さ
らに２５０〜５００°Ｃで熱処理（再結晶焼鈍）して７
個のターゲットを作製した。再結晶により結晶粒が小さ
くなり、また配向はやや弱くなるが加工による方位は維
持される。また、冷間圧延まま又は据え込み鍛造のみで
は（２２０）面配向が強くでる傾向があるので加工の条
件をいくつか変え結晶の方位を調整した。これらのター
ゲットについて、（（１１１）＋（２００））／（２２
０）面配向度比（相対強度比）を求めた。この相対強度
比はＪＣＰＤＳカード（０４−０７８３）の相対強度
で、各ピークの相対強度を規格化した。一例を挙げる
と、面指数（１１１）、（２００）、（２２０）はＪＣ
ＰＤＳカードでの相対強度（％）がそれぞれ１００、４
０、２５であり、測定結果が（％）それぞれ１００、３
８、１９となった。このＪＣＰＤＳカードでの相対強度
で測定結果を割ると、規格化した相対強度がでる。この
場合、面指数（１１１）、（２００）、（２２０）にお
いてそれぞれ１．０００、０．９５０、０．７６０とな
る。この計算結果から相対強度比＝（１．０００＋０．
９５０）／０．７６０＝２．５６６となる。

【００１１】次に、この７個のスパッタターゲットにつ
いて、上記例の示すように（（１１１）＋（２００））
／（２２０）面配向度比（相対強度比）を求めた。そし
てこれらの９個のスパッタターゲットを用いてスパッタ
リングし、その時の成膜速度（デポジッションレート）
（ｎｍ／ｓ）を求めた。この時の（（１１１）＋（２０
０））／（２２０）面配向度比（相対強度比）とデポジ
ッションレート（ｎｍ／ｓ）との相関関係を表１に示
す。図１はそれをに図示したものである。また、スパッ
タ条件は表２に示す通りである。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】表１及び図１から明らかなように、（（１
１１）＋（２００））／（２２０）面配向度比が２．１
６４６では５．７８８０ｎｍ／ｓとなり、同面配向度比
が２．２０未満ではいずれもデポジッションレートが
５．８ｎｍ／ｓに達せず、スパッタレートが低いことが
分かる。これに対して、同面配向度比が２．２３３５で
は５．９８３０ｎｍ／ｓとなり、２．２０以上になると
いづれもデポジッションレートが５．８ｎｍ／ｓを超
え、同面配向度比が２．５６１ではデポジッションレー
トが６．３０００ｎｍ／ｓに達し、図１から分かるよう
にほぼ直線的にデポジッションレートが増加する。同面
配向度比が２．６０を超えると、本例ではほぼ飽和する
傾向が見られるけれども、同面配向度比がほぼ１０にな
るまでデポジッションレートが６．４〜６．５ｎｍ／ｓ
で推移し、ほぼ一定（高レートで）に保たれることが確
認できた。

【００１５】上記実施例については、銀について述べた
がアルミニウム、銅、ニッケル及びこれらの合金なども
（（１１１）＋（２００））／（２２０）面配向度比を
２．２０以上とすることにより、デポジッションレート
を高めることができ、その傾向は銀の場合と殆ど同じで
あった。５．８ｎｍ／ｓを超えるデポジッションレート
は従来の技術では安定して得ることができないものであ
り、本発明の結晶方位の調整によりスパッタレートを上
げ生産効率を高めることができる優れた効果があること
が分かる。

【００１６】

【発明の効果】本発明は面心立方構造を備えた金属又は
合金スパッタリングターゲットにおいて、（（１１１）
＋（２００））／（２２０）面配向度比が２．２０以上
とし、スパッタ面に（２２０）よりも（１１１）及び
（２００）面を優先的に配向することによりスパッタレ
ートが向上する。これは従来のスパッタリングによる製
造（成膜）条件を維持しながら、成膜時間を短縮するこ
とができ、生産効率を大幅に上昇させることができる極
めて優れた特徴を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】（（１１１）＋（２００））／（２２０）面配
向度比（相対強度比）とデポジッションレート（ｎｍ／
ｓ）との相関関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】面心立方構造を備えた金属又は合金スパ
ッタリングターゲットにおいて、（（１１１）＋（２０
０））／（２２０）面配向度比が２．２０以上であるこ
とを特徴とするスパッタレートに優れたスパッタリング
ターゲット。
【請求項２】ターゲット材料が銀又は銀合金であるこ
とを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲッ
ト。