JP2001040471A - スパッタリング用ターゲット及びスパッタリング方法 - Google Patents

スパッタリング用ターゲット及びスパッタリング方法

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JP2001040471A
JP2001040471A JP21641499A JP21641499A JP2001040471A JP 2001040471 A JP2001040471 A JP 2001040471A JP 21641499 A JP21641499 A JP 21641499A JP 21641499 A JP21641499 A JP 21641499A JP 2001040471 A JP2001040471 A JP 2001040471A
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film
erosion
chamfered
particles
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Hirohito Miyashita
博仁 宮下
Kazuhiro Seki
和広 関
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Nippon Mining Holdings Inc
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Nikko Materials Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタリングターゲットの膜が付着する部
分の形状と表面粗さを同時に検討することにより、付着
膜の剥離を防止し、かつパーテイクル発生の少ないスパ
ッタリング用ターゲットおよびスパッタリング方法を提
供する。 【解決手段】 円柱形もしくは円板形ターゲットのウエ
ハーと対向するエロージョン面とターゲットの側壁もし
くは側面がなす角部が1.0〜4.0mmのC面取り形
状あるいはR加工形状をなし、かつC面取り加工部ある
いはR加工部及びターゲット側面の表面粗さがRa=2
〜8μmであるスパッタリング用ターゲットおよびこれ
によるスパッタリング方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は成膜中のパーテイ
クル発生が少ないスパッタリング用ターゲットとそれを
用いた成膜方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体薄膜等の形成方法としてス
パッタリングターゲットを使用するスパッタリング法が
広く用いられている。このスパッタリング法は、荷電粒
子でもってスパッタリングターゲットに衝撃を与え、そ
の衝撃力によりスパッタリングターゲットから粒子をた
たき出して、これを該ターゲットに対抗させて設置した
例えばウエハ等のごとき基板に付着させ薄膜を形成する
成膜法である。
【0003】ところでスパッタリングでは、スパッタリ
ング中にターゲット上の非エロージョン部あるいはエロ
ージョンが弱い領域に、ターゲットからスパッタされた
物質が再付着して数ミクロンから激しい場合は数mm程
度の厚みの膜を形成する場合がある。ターゲットへの再
付着はそもそも付着するスパッタ粒子の運動エネルギー
が小さいことから付着力が弱いことに加えて、膜が厚く
剥離を起こしやすく、剥離した膜はパーテイクルとな
り、製品歩留まりをしばしば悪化させることが知られて
おり問題となっている。
【0004】従来より、膜剥離による問題をなくすため
に、マグネットを変更したり、電気的な操作でプラズマ
の領域を変えることによりターゲットを全面エロージョ
ンさせ、膜付着を防止するような対策がとられてきた
が、完全な全面エロージョンが難しい、ことまた様々な
理由から全面エロージョンさせることができずに再付着
膜を生ぜざるを得ない場合もあり、解決手段としては十
分なものとはいえない現状である。
【0005】また、付着膜の剥離防止のため、ターゲッ
トの非エロージョン部を粗化する方法が知られている
が、この方法によっても付着膜の剥離が生じる場合があ
り、十分な解決策とはいえない状況である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明が目的としたのは、スパッタリングターゲットの
膜が付着する部分の形状と表面粗さを同時に検討するこ
とにより、付着膜の剥離を十分に防止できるスパッタリ
ングターゲットを提供することであり、同時に、パーテ
イクル発生の少ないスパッタリング方法を提供するもの
である。
【0007】本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意
研究を行った結果、次のような知見を得た。すなわち、
使用途中のスパッタリングターゲットを取り出してなさ
れた子細な検討により、付着膜の剥離は、円板形ターゲ
ットのウエハーと対向するエロージョン面とターゲット
の側壁もしくは側面がなす角部において付着膜にクラッ
クが生じこのクラックが起点となって膜剥離が生じるこ
とが判明した。これはエッジ部の形状変化による膜応力
の応力集中によるものと考えられる。
【0008】そこで、応力集中軽減のため、機械加工に
より、角部にC加工、R加工を施したターゲットを用い
てスパッタリングを行ったところ、加工前と比較して加
工部に付着した膜厚が減少するとともに膜の剥離も軽減
されることが判明したが、加工部の一部やターゲット側
壁及びエロージョン部ではあるけれども膜付着が生じる
部分においては、依然として微少な剥離が生じており、
十分な効果とはいえない状態であった。そのため、さら
なる研究を行った結果、C加工部やR加工部及びターゲ
ットの側壁においてはある範囲で表面を粗化することで
膜剥離が防止でき、エロージョン部においては逆に表面
を平滑にすることで膜剥離が防止できることが判明し
た。
【0009】前述のようなターゲットのエッジにC面取
りあるいはR加工を施し、C面取り加工部あるいはR加
工部及びターゲット側面を粗化し、エロージョン部では
あるけれども膜付着が生じる部分においては逆に表面を
平滑にしたターゲットを用いたスパッタにおいて突発的
なパーティクルの急増現象をほぼ解決できることが判明
した。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記知見事項
等に基づいてなされたものであって、「円柱形もしくは
円板形ターゲットのウエハーと対向するエロージョン面
とターゲットの側壁もしくは側面がなす角部が1.0〜
4.0mmのC面取り形状あるいはR加工形状をなし、
かつC面取り加工部あるいはR加工部及びターゲット側
面の表面粗さがRa=2〜8μmであることを特徴とす
るターゲット。」を提供するものであり、また、「円柱
形もしくは円板形ターゲットのウエハーと対向するエロ
ージョン面とターゲットの側壁もしくは側面がなす角部
が1.0〜4.0mmのC面取り形状あるいはR加工形
状をなし、かつC面取り加工部あるいはR加工部及びタ
ーゲット側面の表面粗さがRa=2〜8μmであり、エ
ロージョン部の少なくともスパッタ膜が付着する範囲の
表面粗さがRa<1μmであることを特徴とするターゲ
ット。」をも提供し、さらには、「円柱形もしくは円板
形ターゲットのウエハーと対向するエロージョン面とタ
ーゲットの側壁もしくは側面がなす角部が1.0〜4.
0mmのC面取り形状あるいはR加工形状をなし、かつ
C面取り加工部あるいはR加工部及びターゲット側面の
表面粗さがRa=2〜8μmであるターゲットあるい
は、円柱形もしくは円板形ターゲットのウエハーと対向
するエロージョン面とターゲットの側壁もしくは側面が
なす角部が1.0〜4.0mmのC面取り形状あるいは
R加工形状をなし、かつC面取り加工部あるいはR加工
部及びターゲット側面の表面粗さがRa=2〜8μmで
あり、エロージョン部の少なくともスパッタ膜が付着す
る範囲の表面粗さがRa<1μmであるターゲットを用
いたスパッタリング方法」をも提供するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】上述のごとく本発明に係わるスパ
ッタリングターゲットでは、円柱形もしくは円板形ター
ゲットのウエハーと対向するエロージョン面とターゲッ
トの側壁もしくは側面がなす角部が1.0〜4.0mm
のC面取り形状あるいはR加工形状とされる。このよう
に、角部にC加工もしくはR加工を施す理由は、これら
の加工を施すことにより応力集中の度合いを減少させる
とともに、膜付着部の表面積を増やして単位面積あたり
の付着膜厚を減少させ膜剥離をしにくくすることと、形
状変更によりプラズマの角部周辺へのまわりこみを容易
にさせこの領域でのエロージョンを活性化させてスパッ
タされた粒子の再付着を起こしにくくすることにより、
単位面積当たりの付着膜厚を減少させ、膜応力を低減さ
せて膜剥離をおこしにくくすることにある。
【0012】そして、上記角部のC形状及びR形状寸法
を「1.0〜4.0mm」に特定したのは、1.0mm
未満では上記効果による膜応力の低減が十分でなく一部
に膜剥離が生じ、4.0mmを超えるとではスパッタさ
れた粒子のターゲット側壁部への回り込みが多くなり側
壁部の膜剥離を生じやすくなるためである。また、機械
加工性が悪くなりターゲットの製造コストを高めるため
である。
【0013】また、本発明に係わるスパッタリングター
ゲットでは、C面取り加工部あるいはR加工部及びター
ゲット側面の表面粗さがRa=2〜8μmに特定され
る。表面粗さを特定した理由は、 Ra=2μm未満で
は表面粗化による膜剥離防止の効果が少なく、 Ra=
8μmを超えると膜付着時のシャドウイングの効果によ
り付着膜厚の極端な不均質が生じて膜剥離を起こしやす
くなると同時に突起部でのマイクロアーキングが生じて
膜を著しく剥離させる場合があるためである。
【0014】また、本発明に係わるスパッタリングター
ゲットでは、エロージョン部の少なくともスパッタ膜が
付着する範囲の表面粗さがRa<1μmに特定される。
本部分は上述の加工部やターゲット側壁部分よりも飛来
するスパッタ粒子の方向性が遙かにまとまっており付着
膜もターゲット中心部を向いた斜め方向の成長をするた
め、付着面が粗である場合、シャドウイングの効果が非
常に大きくなって付着膜の不連続成長を生じやすく、こ
の不連続部で付着膜の層間剥離を生じる。すなわち、膜
が付着するエロージョン面表面を粗化することは付着膜
の剥離防止には効果があるが層間剥離には却って悪影響
をもたらす。 本部分をRa<1μmに特定する理由は
この範囲で膜の層間剥離が認められずこの範囲をこえる
と層間剥離が生じるためである。
【0015】また、上述の特徴を有するターゲットを使
用してスパッタリングを行うことでパーテイクルの突発
的発生がほとんど無い成膜が可能となる。本発明のター
ゲットは高融点金属及びその合金、シリサイド、シリコ
ン等に特に効果がある。
【0016】
【実施例および比較例】続いて、本発明を実施例により
比較例と対比しながら説明する。 (実施例1)ターゲット1 粉末冶金法により作成したφ300×6.35tのWS
i円盤を純銅製のバッキングプレートにインジウムでロ
ー付け接合後、ターゲットの角部をC3のテーパ加工を
行った後、テーパ加工部及びターゲット側面以外の部分
をマスキングして、SiC粒子を用いてブラスト処理を
行った。
【0017】(実施例2)ターゲット2 実施例1のターゲットを、今度はブラスト部をマスキン
グ後、ターゲットのエロージョン面を研磨加工してター
ゲットを作製した。
【0018】(実施例3)ターゲット3 真空溶解したTiインゴットを鍛造及び圧延後、熱処理
を施してφ300×6.35tのTi円盤を作製し、純
銅製のバッキングプレートにインジウムでロー付け接合
後、ターゲットの角部をR4のR加工を行った後、R加
工部及びターゲット側面以外の部分をマスキングして、
SiC粒子を用いてブラスト処理を行い、ターゲットを
作製した。
【0019】(実施例4)ターゲット4 実施例3のターゲットと同様に作製した円盤を同様にバ
ッキングプレートに接合後、ターゲットの角部をC1.
5のテーパ加工を行った後、テーパ加工部及びターゲッ
ト側面以外の部分をマスキングして、SiC粒子を用い
てブラスト処理を行った。しかる後、ターゲットのエロ
ージョン面を研磨加工してターゲットを作製した。
【0020】(比較例1)ターゲット5 ターゲット角部にC加工を施さず、ブラスト処理も実施
しない以外は実施例1と同様のターゲットを作製した。
【0021】(比較例2)ターゲット6 ブラスト処理を施さぬ以外は実施例1と同様のターゲッ
トを作製した。
【0022】(比較例3)ターゲット7 ブラスト処理を施さぬ以外は実施例3と同様のターゲッ
トを作製した。
【0023】これらのターゲットを用いてスパッタリン
グを行い1ターゲットライフ使用時の平均パーテイクル
数及びパーテイクルの突発的発生回数を調べた。表1に
実施例及び比較例のターゲットの特徴を示すとともに1
ターゲットライフでの平均パーテイクル数及びパーテイ
クルの突発的発生回数(50ヶ/ウエハー以上)を示す。
【0024】
【表1】
【0025】表1に示すように、比較例5〜7のターゲ
ットでは0.3μm以上の平均パーテイクル数が36〜
41ケであるのに対し、実施例1〜4のターゲットにつ
いては19〜29ケであり、本発明では半数程度にまで
減少している。また、パーテイクルの突発的発生回数
(50ヶ/ウエハー以上)については、比較例5〜7のタ
ーゲットでは8〜12回にも上るが、実施例1〜4のタ
ーゲットについては、ゼロ若しくは多くても2回であ
り、著しく減少していることが分かる。以上、本発明の
ターゲットは成膜性に優れ、製品の歩留まりを大きく向
上できる優れた特徴を有している。
【0026】
【発明の効果】本発明のターゲット角部にある一定範囲
のC加工あるいはR加工を施し、これら加工部及びター
ゲット側壁とエロージョン面の特定の範囲の面粗さを規
定したターゲットを用いたスパッタリングにより、パー
テイクル数が少なく突発的なパーテイクルの発生をほぼ
ゼロにすることが可能となり、製品の歩留まりを改善で
きる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円柱形もしくは円板形ターゲットのウエ
    ハーと対向するエロージョン面とターゲットの側壁もし
    くは側面がなす角部が1.0〜4.0mmのC面取り形
    状あるいはR加工形状をなし、かつC面取り加工部ある
    いはR加工部及びターゲット側面の表面粗さがRa=2
    〜8μmであることを特徴とするスパッタリング用ター
    ゲット。
  2. 【請求項2】 エロージョン部の少なくともスパッタ膜
    が付着する範囲の表面粗さがRa<1μmであることを
    特徴とする請求項1に記載のスパッタリング用ターゲッ
    ト。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載のターゲットを
    用いることを特徴とするスパッタリング方法。
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