JPH1192923A

JPH1192923A - スパッタリングターゲットおよび薄膜の製造方法

Info

Publication number: JPH1192923A
Application number: JP25536897A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Uchiumi; 健太郎内海; Tsutomu Takahata; 努高畑
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ターゲット表面に生成する付着物の剥離を抑
制することによりダストの発生を防止することができ、
薄膜形成を伴う製品の製造における歩留まりを向上させ
ることのできるスパッタリングターゲットを提供する。【解決手段】ターゲットの被スパッタリング面に、タ
ーゲットを構成する元素と実質的に同一の元素から構成
される薄膜、あるいはターゲットを構成する元素と、反
応性スパッタリング法において使用される反応性ガスと
の反応生成物からなる薄膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング法
による薄膜の製造方法およびその材料に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】種々の分野で薄膜を形成するために、ス
パッタリングターゲット（以降、単に「ターゲット」と
も称す）を使用したスパッタリング法が利用されてい
る。中でも、マグネトロンスパッタリング法は、プラズ
マの生成効率が高く、高い成膜速度が得られると言う特
徴を有する。しかし、ターゲット表面に入射するイオン
密度の分布が必ずしも均一ではなく、その結果ターゲッ
ト表面の特定領域におけるスパッタリング速度が大きく
なる。

【０００３】例えば、図１は円板状ターゲット１の中心
を通り被スパッタリング面に垂直な面で切断した断面図
（５はバッキングプレート）であるが、図に示すよう
に、円板状ターゲット１の表面の円環状の領域３におけ
るスパッタリング速度が大きく、周辺部２や中心部４で
はスパッタリング速度が小さくなる。このために、円環
状の領域３でスパッタリングされたターゲット物質の粒
子が周辺部２や中心部４に再付着し堆積する現象が生じ
る。

【０００４】この周辺部および中心部に堆積した再付着
物は、その厚さが厚くなるのにともない剥離し易くな
り、剥離したダストが基板に付着することにより、製品
の歩留まりを低下させるという悪影響を及ぼしていた。

【０００５】このようにして発生するダストを抑制する
ため、ターゲットの中心部や周辺部での再付着物質の付
着強度を増加させる試みがなされている。例えば、特開
昭６３−４６７号公報に開示されているように、ターゲ
ットのスパッタリング面を粗面化し、再付着物質の付着
強度を増加させる試みがなされている。しかし、スパッ
タリング速度が速い円環状の領域３までも粗面化する
と、この部分で電界集中による異常放電が発生し、この
異常放電によりダストが発生するという問題点があっ
た。

【０００６】そこで、特開平６−３０６５９２号公報に
開示されているように、スパッタリング速度が速い領域
を平滑な面とし、且つ再付着物が付着するような領域を
粗面化するターゲットが提案されている。しかし、この
方法では、ターゲットの製造工程が複雑となるだけでな
く、ターゲットの製造段階では、再付着物が付着する領
域を限定し難いという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、スパ
ッタリング中にターゲット上に付着したターゲット物質
が剥離し難くなり、その結果、製品の歩留まりが向上す
る、薄膜の製造方法およびそのためのスパッタリングタ
ーゲットをより簡便な方法で提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、ターゲッ
トの周辺部や中心部に再付着により堆積した再付着物
（以降、「付着物」と略称する）とターゲットとの付着
強度の関係について解析を行い、１）付着物は飛来粒子
によって形成される薄膜であり、長時間ターゲットを使
用することにより、その膜厚は増大する、２）薄膜とタ
ーゲットとの付着強度は弱い、３）薄膜と薄膜の付着強
度は強い、４）再付着により形成される薄膜よりスパッ
タリングにより形成される薄膜の方が、入射エネルギー
が大きいため付着強度が強い、等の知見を得た。

【０００９】そこで、以上の知見を基に付着物の付着強
度とターゲットの表面形態に着目して更に実験を行った
結果、スパッタリングに用いるターゲット表面に実質的
にターゲット材と同一の薄膜が形成されているターゲッ
トを用いることにより、付着物とターゲットとの付着強
度が増大し、ダストの発生を抑止できることを見いだし
た。

【００１０】さらに、本発明者等は、反応性スパッタリ
ング法により薄膜を形成する場合についても検討を行っ
た。その結果、反応性スパッタリング法により、ターゲ
ットに用いられている材料の酸化物薄膜、窒化物薄膜ま
たは酸窒化物薄膜等を形成する際に用いられるスパッタ
リングターゲットとして、ターゲット材の被スパッタリ
ング面にターゲット材の酸化物、窒化物または酸窒化物
等からなる薄膜が形成されているスパッタリングターゲ
ットを用いることにより付着物とターゲットとの付着強
度が増大し、ダストの発生を抑止できることをも見いだ
した。

【００１１】即ち本発明のスパッタリングターゲット
は、スパッタリング法により薄膜を形成する際に用いら
れるスパッタリングターゲットであって、該スパッタリ
ングターゲットを構成するターゲット材の被スパッタリ
ング面に該ターゲット材を構成する元素と実質的に同一
の元素から構成される薄膜が形成されていることを特徴
とするスパッタリングターゲットであり、特に、ターゲ
ット材の被スパッタリング面に形成されている前記薄膜
が、スパッタリング法（酸素、窒素、炭化水素ガス等の
反応性ガスを含有する雰囲気中でのスパッタリングを含
む）または真空蒸着法により形成されたものであること
を特徴とするスパッタリングターゲットである。

【００１２】また、本発明のスパッタリングターゲット
は、反応性スパッタリング法により、ターゲットとして
用いられている材料の酸化物薄膜、窒化物薄膜または酸
窒化物薄膜あるいは水素含有カーボン膜（ダイヤモンド
ライクカーボン膜）等を形成する際に用いられるスパッ
タリングターゲットであって、該スパッタリングターゲ
ットを構成するターゲット材の被スパッタリング面に、
前記反応性スパッタリング法において使用される反応性
ガス（酸素、窒素、炭化水素ガス等）との反応生成物で
ある該ターゲット材を構成する元素の酸化物、窒化物ま
たは酸窒化物あるいは水素含有カーボン等からなる薄膜
が形成されていることを特徴とするスパッタリングター
ゲットであり、特に、ターゲット材の被スパッタリング
面に形成されている前記薄膜が、反応性スパッタリング
法により形成されたものであることを特徴とするスパッ
タリングターゲットである。

【００１３】さらに、本発明の薄膜の製造方法は、ター
ゲット材の被スパッタリング面に前記薄膜が形成されて
いるスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング
を行うことを特徴とする薄膜の製造方法である。

【００１４】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１５】本発明のスパッタリングターゲットを構成
する物質は特に限定されない。スパッタリングに使用さ
れる物質であれば、いかなる物質であっても本発明を適
用できる。

【００１６】本発明によるスパッタリングターゲットは
以下に述べる工程により得ることができる。

【００１７】まず、ターゲット材を通常の工程により作
製する。ターゲット材の作製方法は、いかなるものでも
かまわない。ターゲット材の材料に合わせて、適宜選ば
れるものであるが、常圧焼結法、ＨＰ（ＨｏｔＰｒｅ
ｓｓ）法、ＨＩＰ（ＨｏｔＩｓｏｓｔａｔｉｃＰｒｅ
ｓｓ）法あるいはＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｅ
ｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などをあげることができ
る。得られたターゲット材は、機械加工などにより所望
の形状に加工される。

【００１８】所望の形状に加工されたターゲット材の被
スパッタリング面に薄膜を形成する。形成する薄膜の膜
厚は５０ｎｍ以上、１μｍ以下とするのが望ましい。こ
の膜厚より薄すぎても、厚すぎても付着物の付着強度強
化の効果が得難くなるからである。また、薄膜の形成方
法としてはスパッタリング法が望ましい。アノード側に
設置したターゲット材に飛来する粒子のエネルギーが大
きくなり、薄膜の付着強度が強くなるからである。形成
する薄膜の組成は、ターゲット材の材質と同一であるこ
とが望ましい。例えば、クロムターゲットを用いて、ア
ルゴンガスによりスパッタリングを行い、クロム薄膜を
形成することを目的とした場合には、クロムターゲット
上にクロム膜を形成すると良い。

【００１９】一方、クロムターゲットを用いてアルゴン
ガスと反応性ガスとして酸素あるいは窒素を導入しなが
らスパッタリングをすることにより酸化クロム膜あるい
は窒化クロム膜を得ることを目的とした場合には、クロ
ムターゲット上に、酸化クロム膜あるいは窒化クロム膜
を形成しても良いし、Ｃｒ膜を形成しても良い。

【００２０】また、例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴ
ｉｎＯｘｉｄｅ）ターゲットのように複合酸化物のタ
ーゲット材を用いた場合では、ターゲット材の被スパッ
タリング面に形成する薄膜は、ターゲット材と同一の組
成であることが望ましいが、必ずしも同一組成でなくと
も、形成する薄膜がターゲット材を構成する元素以外の
ものを含まないものであれば本発明の効果は得られる。

【００２１】さらに、カーボンターゲットを用いて、ア
ルゴンガスによりスパッタリングを行い、カーボン薄膜
を形成することを目的とした場合には、カーボンターゲ
ット上にスパッタリングによりカーボン膜を形成すると
良い。一方、スパッタリングガス中にメタン等の炭化水
素ガスを混入してスパッタリングを行うことによりダイ
ヤモンドライクカーボン膜等を形成することを目的とし
た場合には、カーボンターゲット上にスパッタリングに
よりカーボン膜を形成しても良いし、炭化水素ガスを混
入したスパッタリングガス中でスパッタリングを行うこ
とによりダイヤモンドライクカーボン膜等を形成しても
良い。

【００２２】このようにして得られた、ターゲット材の
被スパッタリング面に薄膜が形成されたターゲットは、
常法に従い無酸素銅などから成るバッキングプレート上
にインジウム半田等を用いてボンディングされ、スパッ
タリングターゲットとなる。

【００２３】以上の方法により作製されたスパッタリン
グターゲットを用いてスパッタリングを行うことによ
り、ターゲット上のスパッタリング速度の遅い領域に付
着した付着物の付着強度が強化され、ダストの発生が抑
止されるため、薄膜の製造歩留まりが向上する。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例をもって更に詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００２５】実施例１および比較例１常法によりクロム焼結体（１００×１７５×６ｍｍ）６
枚を作製した。この内５枚の焼結体にスパッタリング法
によりクロム焼結体の被スパッタリング面にクロム薄膜
を形成した。クロム薄膜の膜厚は５０ｎｍ、１００ｎ
ｍ、５００ｎｍ、１μｍおよび２μｍとした（実施例
１）。

【００２６】スパッタリング条件は、次の通り。

【００２７】スパッタリングガス：アルゴンスパッタリングガス圧：５ｍＴｏｒｒｄｃ電力：２ｋＷ残りの１枚には薄膜を形成しなかった（比較例１）。次
に、このクロム焼結体を常法に従い、インジウム半田を
用いて無酸素銅からなるバッキングプレートにボンディ
ングし、６枚のスパッタリングターゲットを得た。

【００２８】得られたターゲットを用い成膜試験を行っ
た。まず、以下に示す条件で３０ｋＷｈまでスパッタリ
ングした。

【００２９】スパッタリングガス：アルゴンスパッタリングガス圧：５ｍＴｏｒｒｄｃ電力：２ｋＷ次に、４インチφのシリコンウエハー上にクロム薄膜を
１００ｎｍ形成し、ウエハー上に付着した１μｍ以上の
サイズのダストの数をレーザー式のパーティクルカウン
ターを用いて測定した。上記の試験を６枚のターゲット
に対して実施した。ダスト付着数のクロム膜厚依存性を
図２に示す。クロム薄膜が、５０ｎｍから１μｍの範囲
で、ダスト発生数の抑止効果が見られた。これらのター
ゲット表面を観察したところ、ターゲット表面に付着し
た付着物の剥離は認められなかったが、ダスト付着数の
多かったクロム薄膜無し（比較例１）のターゲットで
は、付着物の著しい剥離が認められた。

【００３０】実施例２常法によりカーボン焼結体（１００×１７５×６ｍｍ）
を作製した。この焼結体をスパッタリング装置内のアノ
ード側に配置した。カソードに設置した別のカーボンタ
ーゲットに直流電圧を加えてスパッタリングによりアノ
ード側のカーボン焼結体の被スパッタリング面にカーボ
ン薄膜を１００ｎｍ形成した。

【００３１】スパッタリング条件は、次の通り。

【００３２】スパッタリングガス：アルゴンスパッタリングガス圧：５ｍＴｏｒｒｄｃ電力：６００Ｗ次に、このカーボン焼結体を常法に従い、インジウム半
田を用いて無酸素銅からなるバッキングプレートにボン
ディングしてスパッタリングターゲットとした。

【００３３】得られたターゲットを用い成膜試験を行っ
た。まず、以下に示す条件で１５ｋＷｈまでスパッタリ
ングした。

【００３４】スパッタリングガス：アルゴンスパッタリングガス圧：５ｍＴｏｒｒｄｃ電力：６００Ｗ次に、上記のスパッタリング条件で４インチφのシリコ
ンウエハー上にカーボン薄膜を１００ｎｍ形成し、ウエ
ハー上に付着した１μｍ以上のサイズのダストの数をレ
ーザー式のパーティクルカウンターを用いて測定した。
５個のダストが測定された。ターゲット表面を観察した
ところ、ターゲット表面に付着した付着物の剥離は認め
られなかった。

【００３５】比較例２実施例２と同様の方法によりカーボン焼結体（１００×
１７５×６ｍｍ）を作製した。この焼結体にカーボン薄
膜を形成することなく、常法に従い、インジウム半田を
用いて無酸素銅からなるバッキングプレートにボンディ
ングしてスパッタリングターゲットとした。

【００３６】得られたターゲットを用い実施例２と同じ
条件で成膜試験を行った。５３個のダストが測定され
た。ターゲット表面を観察したところ、ターゲット表面
に付着した付着物の著しい剥離が認められた。

【００３７】実施例３常法によりクロム焼結体（１００×１７５×６ｍｍ）を
作製した。この焼結体をスパッタリング装置内のアノー
ド側に配置した。カソードに設置した別のクロムターゲ
ットに直流電圧を加えてスパッタリングによりアノード
側のクロム焼結体の被スパッタリング面に酸化クロム薄
膜を１００ｎｍ形成した。

【００３８】スパッタリング条件は、次の通り。

【００３９】スパッタリングガス：アルゴン、酸素Ｏ２／Ａｒ：１０％スパッタリングガス圧：５ｍＴｏｒｒｄｃ電力：１ｋＷ次に、このクロム焼結体を常法に従い、インジウム半田
を用いて無酸素銅からなるバッキングプレートにボンデ
ィングしてスパッタリングターゲットとした。

【００４０】得られたターゲットを用い成膜試験を行っ
た。まず、以下に示す条件で２０ｋＷｈまでスパッタリ
ングした。

【００４１】スパッタリング条件は、次の通り。

【００４２】スパッタリングガス：アルゴン、酸素Ｏ２／Ａｒ：１０％スパッタリングガス圧：５ｍＴｏｒｒｄｃ電力：１ｋＷ次に、上記のスパッタリング条件で４インチφのシリコ
ンウエハー上に酸化クロム薄膜を１００ｎｍ形成し、ウ
エハー上に付着した１μｍ以上のサイズのダストの数を
レーザー式のパーティクルカウンターを用いて測定し
た。７個のダストが測定された。ターゲット表面を観察
したところ、ターゲット表面に付着した付着物の剥離は
認められなかった。

【００４３】比較例３実施例３と同様の方法によりクロム焼結体（１００×１
７５×６ｍｍ）を作製した。この焼結体に酸化クロム薄
膜を形成することなく、常法に従い、インジウム半田を
用いて無酸素銅からなるバッキングプレートにボンディ
ングしてスパッタリングターゲットとした。

【００４４】得られたターゲットを用い実施例３と同じ
条件で成膜試験を行った。７２個のダストが測定され
た。ターゲット表面を観察したところ、ターゲット表面
に付着した付着物の著しい剥離が認められた。

【００４５】実施例４常法によりＩＴＯ焼結体（１００×１７５×６ｍｍ）を
作製した。この焼結体をスパッタリング装置内のアノー
ド側に配置した。カソードに設置した別のＩＴＯターゲ
ットに直流電圧を加えてスパッタリングによりアノード
側のＩＴＯ焼結体の被スパッタリング面にＩＴＯ薄膜を
１００ｎｍ形成した。

【００４６】スパッタリング条件は、次の通り。

【００４７】スパッタリングガス：アルゴン、酸素Ｏ２／Ａｒ：０．１％スパッタリングガス圧：５ｍＴｏｒｒｄｃ電力：６００Ｗ次に、このＩＴＯ焼結体を常法に従い、インジウム半田
を用いて無酸素銅からなるバッキングプレートにボンデ
ィングしてスパッタリングターゲットとした。

【００４８】得られたターゲットを用い成膜試験を行っ
た。まず、以下に示す条件で１０ｋＷｈまでスパッタリ
ングした。

【００４９】スパッタリング条件は、次の通り。

【００５０】スパッタリングガス：アルゴン、酸素Ｏ２／Ａｒ：０．１％スパッタリングガス圧：５ｍＴｏｒｒｄｃ電力：６００Ｗ次に、上記のスパッタリング条件で４インチφのシリコ
ンウエハー上にＩＴＯ薄膜を１００ｎｍ形成し、ウエハ
ー上に付着した１μｍ以上のサイズのダストの数をレー
ザー式のパーティクルカウンターを用いて測定した。４
個のダストが測定された。ターゲット表面を観察したと
ころ、ターゲット表面に付着した付着物の剥離は認めら
れなかった。

【００５１】比較例４実施例４と同様の方法によりＩＴＯ焼結体（１００×１
７５×６ｍｍ）を作製した。この焼結体にＩＴＯ薄膜を
形成することなく、常法に従い、インジウム半田を用い
て無酸素銅からなるバッキングプレートにボンディング
してスパッタリングターゲットとした。

【００５２】得られたターゲットを用い実施例４と同じ
条件で成膜試験を行った。５９個のダストが測定され
た。ターゲット表面を観察したところ、ターゲット表面
に付着した付着物の著しい剥離が認められた。

【００５３】

【発明の効果】本発明のスパッタリングターゲットを用
い、薄膜を形成することにより、ターゲットの被スパッ
タリング面に付着した付着物の剥離によるダストが基板
上へ付着することを抑制できるので、薄膜の製造歩留ま
りを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】円板状ターゲットにおけるスパッタリング速度
の異なる領域の一例を示す断面図である。

【図２】被スパッタリング面に形成されたクロム薄膜の
膜厚とダスト付着数との関係の一例を示す図である。

【符号の説明】

１円板状ターゲット２周辺部３円環状の領域４中心部５バッキングプレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スパッタリング法により薄膜を形成する
際に用いられるスパッタリングターゲットであって、該
スパッタリングターゲットを構成するターゲット材の被
スパッタリング面に薄膜が形成されていることを特徴と
するスパッタリングターゲット。
【請求項２】ターゲット材の被スパッタリング面に形
成されている薄膜の厚さが、５０ｎｍ以上、１μｍ以下
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
グターゲット。
【請求項３】ターゲット材の被スパッタリング面に形
成されている薄膜を構成する元素が、前記ターゲット材
を構成する元素と実質的に同一であることを特徴とする
請求項１または２に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項４】ターゲット材の被スパッタリング面に形
成されている薄膜が、前記ターゲット材を構成する元素
と反応性ガスとの反応生成物からなる薄膜であることを
特徴とする請求項１または２に記載のスパッタリングタ
ーゲット。
【請求項５】ターゲット材の被スパッタリング面に形
成されている薄膜が、スパッタリング法により形成され
た薄膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
１項に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項６】ターゲット材が実質的にクロムからなる
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の
スパッタリングターゲット。
【請求項７】ターゲット材が実質的にカーボンからな
ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載
のスパッタリングターゲット。
【請求項８】ターゲット材が実質的にインジウム、ス
ズおよび酸素からなることを特徴とする請求項１〜５の
いずれか１項に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項９】スパッタリングターゲットを用いてスパ
ッタリング法または反応性スパッタリング法により基板
上に薄膜を形成する薄膜の製造方法において、ターゲッ
ト材の被スパッタリング面に薄膜が形成されているスパ
ッタリングターゲットを用いることを特徴とする薄膜の
製造方法。
【請求項１０】ターゲット材の被スパッタリング面に
形成されている薄膜の厚さが、５０ｎｍ以上、１μｍ以
下であるスパッタリングターゲットを用いることを特徴
とする請求項９に記載の薄膜の製造方法。
【請求項１１】ターゲット材の被スパッタリング面に
形成されている薄膜を構成する元素が、前記ターゲット
材を構成する元素と実質的に同一であるスパッタリング
ターゲットを用いることを特徴とする請求項９または１
０に記載の薄膜の製造方法。
【請求項１２】ターゲット材の被スパッタリング面に
形成されている薄膜が、前記ターゲット材を構成する元
素と反応性ガスとの反応生成物からなる薄膜であるスパ
ッタリングターゲットを用いることを特徴とする請求項
９または１０に記載の薄膜の製造方法。
【請求項１３】ターゲット材の被スパッタリング面に
形成されている薄膜が、スパッタリング法により形成さ
れた薄膜であるスパッタリングターゲットを用いること
を特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の薄
膜の製造方法。
【請求項１４】ターゲット材が実質的にクロムからな
るスパッタリングターゲットを用いることを特徴とする
請求項９〜１３のいずれか１項に記載の薄膜の製造方
法。
【請求項１５】ターゲット材が実質的にカーボンから
なるスパッタリングターゲットを用いることを特徴とす
る請求項９〜１３のいずれか１項に記載の薄膜の製造方
法。
【請求項１６】ターゲット材が実質的にインジウム、
スズおよび酸素からなるスパッタリングターゲットを用
いることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に
記載の薄膜の製造方法。