JP4820508B2 - Sputtering target and manufacturing method thereof, sputtering apparatus, thin film manufacturing method, electronic component manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子部品の配線膜、電極、素子構成膜など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その製造方法、スパッタリング装置、薄膜の製造方法、電子部品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体部品や液晶部品などを作製するにあたっては、配線や電極などとして使用される各種薄膜の形成にスパッタリング法が適用されている。具体的には、半導体基板やガラス基板などの被成膜基板上に、スパッタリング法を適用してAl、Cu、Ti、Mo、W、Mo−W合金などの導電性金属の薄膜、MoSi2、WSi2、TiSi2などの導電性金属化合物の薄膜、あるいはTiN、TaNなどの金属化合物の薄膜を形成し、これら薄膜を配線、電極、バリア層などとして利用している。
【0003】
スパッタリング法は、荷電粒子によりスパッタリングターゲット表面を衝撃して、ターゲットからスパッタ粒子を叩き出し、ターゲットと対向させて配置した基板上にスパッタ粒子を堆積させて薄膜を形成する成膜法である。このような成膜方法を適用する際に用いられるスパッタリングターゲットには、成膜材料からなるターゲット本体を、バッキングプレートと呼ばれる基板で保持した構造が一般的に適用されている。
【0004】
ところで、上述したような従来のスパッタリングターゲットを用いた成膜工程においては、半導体素子などの高集積化、高信頼性化、高機能化などが進むにつれて、ターゲットに起因するダストの発生が重大な問題として認識されている。ここで言うダストとは、例えば直径が0.2μm以上の微細な粒子(パーティクル)であり、このような微細粒子が成膜した薄膜中に混入すると、配線間のショートや配線のオープン不良などの原因となるため、半導体素子や液晶表示素子などの電子部品の製造歩留りを低下させることになる。
【0005】
例えば、工業的には効率のよいマグネトロンスパッタ法が主として適用されており、その原理からターゲット本体にはエロージョン部と非エロージョン部が存在する。スパッタされた粒子は基板に到達するものと、周辺に飛ぶもの、さらには再びターゲット本体側に戻ってくるものとがある。ターゲット側に戻ってくるもののうち、非エロージョン部に付着した粒子(再付着粒子)は基本的には再びスパッタされることがないため、スパッタの進行が進むにつれて再付着粒子が堆積していく。この再付着粒子の堆積物(再付着膜)が何等かの要因で剥離すると、ダストとして成膜した薄膜中に混入することになる。
【0006】
このように、再付着物の剥離はダストの発生原因の一つとなっている。このようなダストを防止するために、非エロージョン部の表面粗さをエロージョン部より粗くして、再付着物の剥離、脱落を防止する(例えば特開平6-306597号公報参照)、また非エロージョン部にブラスト粒子を打ち込み、アンカー効果で再付着物の剥離、脱落を防止する(例えば特開平9-176843号公報参照)、スパッタリング装置の構成部品表面に溶射膜を形成する(特開平9-272965号公報参照)など、種々の対策が採られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のダスト低減策は、ある一定の効果は認められているものの、ターゲットライフ近くまでスパッタリングが進行するにつれて、ダストが増加する傾向にあった。このようなことから、スパッタリングターゲットの非エロージョン領域に堆積した再付着物の剥離、脱落をより効果的に抑制し、ダストの発生をより一層低減することが求められている。
【0008】
特に、最近の半導体素子においては、256M、1Gというような集積度を達成するために、0.2μm以下さらには0.13μmや0.1μmというような配線幅が求められており、また一部実用化が進められている。このように狭小化された高密度配線においては、極微小粒子が混入しても配線不良などを引起こすことから、高集積化された半導体素子などの製造歩留りを高める上で、ダストの発生量を大幅に低減する必要がある。そこで、ダスト発生の一因となっている再付着物の剥離、脱落を抑制することが強く求められている。
【0009】
本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、ターゲット本体の非エロージョン領域などからの再付着物の剥離、脱落を有効に抑制することによって、ダストの発生を低減することを可能にしたスパッタリングターゲット、およびそれを用いたスパッタリング装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、ターゲット本体の非エロージョン領域やバッキングプレートの露出表面に付着、堆積した再付着物の形態について、詳細に観察ならびに検討したところ、再付着物の堆積の仕方は下地の影響を大きく受け、下地表面に予め表面処理としてスパッタ膜やCVD膜などの比較的平滑な金属薄膜や金属化合物薄膜を形成しておくことによって、再付着物の緻密化や下地との密着強度の向上などを図ることができ、これらによってスパッタ後期でも再付着物の剥離、脱落によるダスト発生を抑えることが可能であることを見出した。
【0011】
本発明のスパッタリングターゲットはこのような知見に基づいて成されたものである。すなわち、本発明の第1のスパッタリングターゲットは請求項1に記載したように、ターゲット本体と、前記ターゲット本体の非エロージョン領域の少なくとも一部に設けられ、PVD法またはCVD法により形成された再付着粒子剥離防止膜とを具備し、前記再付着粒子剥離防止膜の膜厚が3〜10μm、膜表面の表面粗さが算術平均粗さRaで1μm以下であることを特徴としている。
【0012】
本発明の第2のスパッタリングターゲットは、請求項3に記載したように、ターゲット本体と、前記ターゲット本体を支持するバッキングプレートと、前記バッキングプレートの表面の少なくとも一部に設けられ、PVD法またはCVD法により形成された再付着粒子剥離防止膜とを具備し、前記再付着粒子剥離防止膜の膜厚が3〜10μm、膜表面の表面粗さが算術平均粗さRaで1μm以下であることを特徴としている。
【0013】
本発明のスパッタリングターゲットにおいて、再付着粒子剥離防止膜は請求項5に記載したように、スパッタリング法、イオンプレーティング法またはCVD法により形成された金属薄膜または金属化合物薄膜からなることが好ましい。また、具体的な構成材料としては、請求項6に記載したように、ターゲット本体を構成する金属元素を含む金属薄膜または金属化合物薄膜が好ましい。
【0014】
また、本発明のスパッタリング装置は、請求項8に記載したように、真空容器と、前記真空容器内に配置される被成膜試料保持部と、前記真空容器内に前記被成膜試料保持部と対向して配置されるターゲット部とを具備するスパッタリング装置において、前記ターゲット部は上記した本発明のスパッタリングターゲットを有することを特徴としている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
図1は本発明の第1の実施形態によるスパッタリングターゲットの概略構造を示す断面図である。同図において、1は各種の金属材料や化合物材料などの成膜材料からなる、例えば円板状のターゲット本体である。このターゲット本体1は、バッキングプレート2により支持されており、これらによりスパッタリングターゲット3が構成されている。
【0016】
バッキングプレート2は、ターゲット本体1の支持部材であると共に、イオン衝撃(スパッタ熱)によるターゲット本体1の温度上昇を抑制する冷却部材としての機能を有するものである。このため、バッキングプレート2の構成材料には、例えば熱伝導率が高い無酸素銅やAl合金が用いられ、さらにバッキングプレート2には図示を省略した冷却管が内蔵されている。
【0017】
ターゲット本体1の構成材料は特に限定されるものではなく、スパッタリングターゲットの使用目的に応じて種々の単体金属材料、合金材料、金属化合物材料などが使用される。ターゲット本体1の構成材料の具体例としては、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Pt、Ag、Ir、Ru、Fe、Ni、Co、Al、Cu、SiおよびGeから選ばれる金属元素の単体、もしくは上記した金属元素を含む合金や化合物が挙げられる。
【0018】
ここで、図2に一般的なマグネトロンスパッタリング装置の構成を模式的に示す。一般的なマグネトロンスパッタリング装置においては、スパッタリングターゲット3と基板5とを対向配置し、これらの間に電界Eをかけると共に、これと直交する形でスパッタリングターゲット3の裏面側に配置したマグネット6によりターゲット表面に磁界Mを生じさせる。
【0019】
これら磁界Mと電界Eとの作用によって、電子がサイクロン運動を起こし、ターゲット面内と上部磁界内に高密度のプラズマを生じさせ、磁界Mに囲まれた領域のターゲット面のエロージョンが進展していく。一方、磁界Mから外れたターゲット領域、すなわちターゲット本体1の表面(スパッタ面)の中央部Aや外周部B、側面部Cはスパッタされないため、非エロージョン領域として再付着粒子が堆積する。この非エロージョン領域に堆積した再付着粒子の剥離、脱落がダストの発生原因となっている。
【0020】
そこで、図1に示したスパッタリングターゲット3においては、ターゲット本体1の非エロージョン領域、すなわちターゲット本体1の表面中央部、表面外周部および側面部に再付着粒子剥離防止膜4を形成している。なお、再付着粒子剥離防止膜4は必ずしもターゲット本体1の非エロージョン領域全体に形成しなければならないものではなく、その一部に形成した場合においても効果を発揮する。例えば、特に再付着粒子の剥離、脱落が問題となるターゲット本体1の表面外周部のみに再付着粒子剥離防止膜4を形成することによっても、ダストの抑制に対して効果を示す。
【0021】
再付着粒子剥離防止膜4は、PVD(Physical Vapor Deposition:物理的気相成長)法またはCVD(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長)法により形成した金属薄膜や金属化合物薄膜からなるものである。従来の溶射膜などは表面が粗く、凸部の影となる部分(主に再付着粒子が被着する側と反対の面)に付着した粒子が剥離しやすい傾向があるのに対し、PVD法やCVD法により形成した再付着粒子剥離防止膜4は、それ自体が薄膜であることに加えて、従来の溶射膜などに比べて表面が平滑であることから、再付着粒子(スパッタ粒子)に対して良好な馴染み性を示し、かつ再付着粒子を高密度にかつ比較的平滑に堆積させることができる。
【0022】
このように、ターゲット本体1の非エロージョン領域に予め表面処理として再付着粒子剥離防止膜4を形成しておくことによって、その上に付着、堆積する再付着物自体の密着強度や再付着物と下地(再付着粒子剥離防止膜4)との固着強度を高めることができる。これらによって、再付着物の剥離、脱落を有効に抑制することが可能となる。すなわち、再付着物の剥離、脱落によるダストの発生を大幅に低減することができる。
【0023】
再付着粒子剥離防止膜4の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、レーザデポジション法、イオンビームデポジション法などのPVD法、あるいは熱CVD法、プラズマCVD法、光CVD法などのCVD法を適用することができるが、特に下地(ターゲット本体1)との密着強度に優れると共に、成膜コストが安価なスパッタリング法、イオンプレーティング法、または各種CVD法を適用することが好ましい。
【0024】
ここで、再付着粒子剥離防止膜4の形成方法としてイオンプレーティング法を適用する場合には、ターゲット本体1の表面を清浄化して再付着粒子剥離防止膜4の密着性を向上させるために、ターゲット本体1の表面にボンバードクリーニングを施すことが好ましい。例えば、ターゲット本体1がTiからなる場合には、そのようなターゲット本体1を真空中で予熱し、Arボンバードクリーニング、Tiボンバードクリーニングを施した後、TiやTiN薄膜などからなる再付着粒子剥離防止膜4を形成することが好ましい。
【0025】
さらに、ターゲット本体1の再付着粒子剥離防止膜4が形成される面には、予めロータリー研磨およびポリッシングの少なくとも一方の処理を施しておくことが好ましく、特にロータリー研磨を実施した後にポリッシングを行うことが好ましい。本発明においてはターゲット本体1に研磨処理を施した後、さらにウェットエッチングやドライエッチング、あるいは逆スパッタなどによる表面処理を施すことが好ましい。ウェットエッチングは例えばフェリシアン化カリウム(赤血カリ)溶液などをエッチング液として使用することができる。また、ドライエッチングにおいては、例えばCF4/O2混合ガスなどをエッチングガスとして使用することができる。
【0026】
上述したように、再付着粒子剥離防止膜4を形成する前に、予めターゲット本体1に上記した研磨処理や表面処理などを施しておくことによって、ターゲット本体1の表面における結晶面の内部歪が低減され、スパッタ時の熱影響により歪が開放されることによる再付着粒子剥離防止膜4の剥離を抑制することが可能となる。さらに、再付着粒子剥離防止膜4の表面をさらに平滑化することができるため、再付着粒子の剥離、脱落をより一層有効に抑制することが可能となる。
【0027】
また、再付着粒子剥離防止膜4の構成材料は、特に限定されるものではなく、種々の金属材料(単体金属もしくは合金)や金属化合物材料を使用することが可能であるが、再付着物の密着性や熱膨張差に起因する剥離防止、再付着粒子剥離防止膜4がスパッタされた場合における薄膜への形成成分以外の成分の混入(コンタミ)の防止などを考慮して、ターゲット本体1を構成する金属元素を含む金属薄膜や金属化合物薄膜を適用することが好ましい。
【0028】
具体的には、スパッタリングターゲット3を用いて形成する薄膜が単体金属からなる場合には、この金属薄膜自体で再付着粒子剥離防止膜4を構成することが好ましい。また、形成する薄膜が金属化合物の場合には、この金属化合物を構成する金属元素の単体薄膜、あるいは金属化合物薄膜自体で再付着粒子剥離防止膜4を作製することが好ましい。例えば、反応性スパッタで金属化合物膜を形成する場合、ターゲット本体1には金属ターゲットが用いられるが、このような金属ターゲットの非エロージョン領域に金属化合物薄膜からなる再付着粒子剥離防止膜4を形成しておくことによって、そこに堆積した再付着物の応力緩和効果を得ることができ、より一層再付着物の剥離抑制効果を高めることが可能となる。
【0029】
再付着粒子剥離防止膜4には、ターゲット本体1を構成する金属元素以外の金属薄膜や金属化合物薄膜を適用することも可能であるが、その場合にはターゲット本体1との熱膨張率の差が1×10-6/K以内となるように材料選択することが好ましい。再付着粒子剥離防止膜4とターゲット本体1との熱膨張率の差が1×10-6/Kを超えると、熱応力により再付着粒子剥離防止膜4自体の剥離、さらには再付着物の剥離が生じやすくなるおそれがある。
【0030】
また、再付着粒子剥離防止膜4の膜厚は1〜10μmの範囲とすることが好ましい。再付着粒子剥離防止膜4の膜厚が10μmを超えると、それ自体が剥離しやすくなるだけでなく、膜表面の状態が悪化して再付着粒子が脱落しやすくなるおそれがある。一方、再付着粒子剥離防止膜4の膜厚を1μm未満とした場合には、その上に堆積した再付着粒子の高密度化効果や平滑化効果を十分に得ることができないおそれがある。同様な理由から、再付着粒子剥離防止膜4の膜表面の表面粗さは、JIS G0601-1994で定義された算術平均粗さRaで1μm以下とすることが好ましい。
【0031】
上述したように、第1の実施形態のスパッタリングターゲット3においては、ターゲット本体1の非エロージョン領域に予め表面処理として再付着粒子剥離防止膜4を形成しているため、その上に再付着粒子を高固着強度の下で高密度にかつ平滑に堆積させることができ、再付着物自体の密着強度や下地(再付着粒子剥離防止膜4)との固着強度を高めることが可能となる。これらによって、再付着物の剥離、脱落に起因するダスト、具体的には直径0.2μm以下程度の微細なダストの発生を有効に防止することができる。特に、スパッタ後期(ターゲットライフ近く)においても、再付着物の剥離、脱落によるダストの発生を有効に防止することが可能となる。
【0032】
次に、本発明の第2の実施形態によるスパッタリングターゲットについて説明する。図3は第2の実施形態によるスパッタリングターゲットの概略構造を示す断面図である。図3に示すスパッタリングターゲット7は、円板状のターゲット本体1をバッキングプレート2により支持した構造を有しており、これらの構成については前述した第1の実施形態と同様とされている。
【0033】
ここで、図2に示したマグネトロンスパッタリング装置からも明らかなように、再付着粒子はターゲット本体1の非エロージョン領域に限らず、バッキングプレート2の露出表面にも付着、堆積する。そこで、図3に示したスパッタリングターゲット7においては、バッキングプレート2の露出表面にPVD法またはCVD法により再付着粒子剥離防止膜4を形成している。なお、再付着粒子剥離防止膜4の詳細条件は前述した第1の実施形態と同様である。
【0034】
このように、バッキングプレート2の露出表面に再付着粒子剥離防止膜4を形成することによっても、その上に付着した再付着粒子を高固着強度の下で高密度にかつ平滑に堆積させることができるため、再付着物の剥離、脱落を有効に抑制することができる。従って、再付着物の剥離、脱落に起因するダスト発生を防止することが可能となる。
【0035】
再付着粒子剥離防止膜4は、図4に示すように、ターゲット本体1の非エロージョン領域、すなわちターゲット本体1の表面中央部、表面外周部および側面部と、バッキングプレート2の露出表面にそれぞれ形成することが特に好ましい。これによって、再付着物の剥離、脱落に起因するダストの発生をより一層有効に低減することが可能となる。
【0036】
本発明のスパッタリング装置は、図2に示したような従来から一般的に用いられてきたスパッタリング装置のターゲット部に、本発明のスパッタリングターゲット(3,7)を適用したものである。なお、図2では図示を省略したが、被成膜試料である基板5はホルダなどに保持されており、また基板5とスパッタリングターゲット3は真空容器内に配置されている。
【0037】
上述した本発明のスパッタリングターゲット3、7によれば、それ自体に起因するダストの発生を有効に防止することができる。従って、そのようなスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング装置によれば、スパッタ膜の品質を大幅に高めることが可能となる。そして、本発明のスパッタリングターゲットを用いて成膜したスパッタ膜、すなわち金属薄膜や金属化合物薄膜などを、半導体素子や液晶表示素子などの電子部品の配線膜、電極、素子構成膜などに使用することによって、電子部品の製造歩留りの向上を図ることが可能となる。
【0038】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【0039】
実施例1
まず、Tiターゲット(ターゲット本体)となる純度5NのTi円板とバッキングプレートとなるAl合金(6061)板とをホットプレスにより拡散接合した。これらを所望のターゲット形状およびバッキングプレート形状に機械加工した。具体的には、Tiターゲットは外径250mm、厚さ15mmとした。バッキングプレートは外径300mmとした。
【0040】
次に、Tiターゲット表面の内径240mmの部分を被覆するようにマスキングした。すなわち、Tiターゲット表面の外周5mm幅の部分と側面部を露出させるように、マスキング処理を施した。このマスキングを介してCVD法により膜厚約5μmのTi薄膜を、再付着粒子剥離防止膜としてTiターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキングプレートの露出表面に形成した。このようにして再付着粒子剥離防止膜をCVD法により形成したTiスパッタリングターゲットを後述する成膜試験に供した。
【0041】
実施例2
Tiターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキングプレートの露出表面に、再付着粒子剥離防止膜(膜厚約5μmのTi薄膜)をスパッタリング法により形成する以外は、実施例1と同様にしてTiスパッタリングターゲットを作製した。この再付着粒子剥離防止膜をスパッタリング法により形成したTiスパッタリングターゲットを後述する成膜試験に供した。
【0042】
実施例3
Tiターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキングプレートの露出表面に、再付着粒子剥離防止膜(膜厚約3μmのTi薄膜)をアークイオンプレーティング法により形成する以外は、実施例1と同様にしてTiスパッタリングターゲットを作製した。ここで、アークイオンプレーティング法により再付着粒子剥離防止膜を形成する前処理として、膜形成前のTiターゲットを真空装置に配置して2.4×10-3Paまで真空排気した後、300℃に予熱してArボンバードクリーニングを30分間行い、さらにTiボンバードクリーニングを10分間行った。このようにして再付着粒子剥離防止膜をアークイオンプレーティング法により形成したTiスパッタリングターゲットを後述する成膜試験に供した。
【0043】
比較例1
Tiターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキングプレートの露出表面に何等処理を施さない以外は、実施例1と同様にしてTiスパッタリングターゲットを作製した。この再付着粒子の剥離防止処理を施していないTiスパッタリングターゲットを後述する成膜試験に供した。
【0044】
比較例2
Tiターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキングプレートの露出表面に対してブラスト処理のみを施す以外は、実施例1と同様にしてTiスパッタリングターゲットを作製した。この再付着粒子の剥離防止処理としてブラスト処理を適用したTiスパッタリングターゲットを後述する成膜試験に供した。
【0045】
比較例3
Tiターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキングプレートの露出表面に、溶射法により膜厚約5μmのTi薄膜を形成する以外は、実施例1と同様にしてTiスパッタリングターゲットを作製した。この再付着粒子の剥離防止処理として溶射膜の形成を行ったTiスパッタリングターゲットを後述する成膜試験に供した。
【0046】
上述した実施例1〜3および比較例1〜3による各Tiスパッタリングターゲットを用いて、スパッタ圧4×10- 1Pa、スパッタ電流5A、Ar流量15sccm、N2流量30sccmの条件でマグネトロンスパッタリングを行って、6インチSiウェハー上にTi薄膜を形成した。そして、100ロット後、150ロット後、200ロット後の各Ti薄膜上の0.2μm以上のダスト数(パーティクル数)をパーティクルカウンタでそれぞれ測定した。それらの測定結果を表1に示す。
【0047】
【表1】
【0048】
表1から明らかなように、実施例1〜3による各Tiスパッタリングターゲットによれば、比較例1〜3のTiスパッタリングターゲットに比べてダスト発生量が低減している。特に、ターゲットライフ近くのダスト発生量が大幅に低減していることが分かる。
【0049】
実施例4
Tiターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキングプレートの露出表面に、それぞれ膜厚が5μm、20μm、50μm、100μmのTi薄膜からなる再付着粒子剥離防止膜をアークイオンプレーティング法により形成する以外は、実施例3と同様にしてそれぞれスパッタリングターゲットを作製した。これらのスパッタリングターゲットについて、実施例3と同一条件下で成膜試験を実施し、100ロット後、150ロット後、200ロット後の各Ti薄膜上の0.2μm以上のダスト数(パーティクル数)をそれぞれ測定した。それらの測定結果を表2に示す。なお、表2には再付着粒子剥離防止膜(Ti薄膜)の表面粗さを併せて示す。
【0050】
【表2】
【0051】
表2から明らかなように、実施例3および実施例4の試料1による各Tiスパッタリングターゲットはダスト発生量が少ないのに対し、Ti薄膜の膜厚を厚くした実施例4の試料2〜4による各スパッタリングターゲットはダスト発生量が増加している。これは、実施例4の試料2〜4ではTi薄膜の表面粗さが膜厚の増大に伴って大きくなっているため、膜表面の凸部の影にあたる部分に付着した再付着粒子が脱落したり、あるいは膜表面の凸部先端に集中的に再付着粒子が堆積して膜ストレスが大きくなることで、ダストの発生数が実施例3や実施例4の試料1に比べて増加したものと考えられる。この結果から分かるように、再付着粒子剥離防止膜の膜厚は1〜10μmの範囲とすることが好ましい。
【0052】
実施例5
再付着粒子剥離防止膜を形成する前に、Tiターゲットの表面にエッチング処理を施して加工歪層などの除去および表面清浄化を行った後、膜厚3μmのTi薄膜からなる再付着粒子剥離防止膜をアークイオンプレーティング法により形成する以外は、実施例3と同様にしてスパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲットについて、実施例3と同一条件下で成膜試験を実施し、100ロット後、150ロット後、200ロット後の各Ti薄膜上の0.2μm以上のダスト数をそれぞれ測定した。その測定結果を表3に示す。なお、表3には再付着粒子剥離防止膜(Ti薄膜)の表面粗さを併せて示す。
【0053】
【表3】
【0054】
表3から明らかなように、実施例5のスパッタリングターゲットは、実施例3のスパッタリングターゲットに比べてダスト発生量が若干低下している。このことから分かるように、再付着粒子剥離防止膜の形成面(ターゲット本体の表面)は、予め加工歪層などを除去した清浄な面であることが好ましい。
【0055】
実施例6
表面を鏡面加工したTiターゲット(試料1)と表面を鏡面加工およびエッチング処理したTiターゲット(試料2)をそれぞれ用意し、これらの表面外周部と側面部に膜厚3μmのTi薄膜からなる再付着粒子剥離防止膜をアークイオンプレーティング法により形成する以外は、実施例3と同様にしてスパッタリングターゲットを作製した。これらのスパッタリングターゲットについて、実施例3と同一条件下で成膜試験を実施し、100ロット後、150ロット後、200ロット後の各Ti薄膜上の0.2μm以上のダスト数をそれぞれ測定した。それらの測定結果を表4に示す。なお、表4には再付着粒子剥離防止膜(Ti薄膜)の表面粗さを併せて示す。
【0056】
【表4】
【0057】
表4から明らかなように、実施例6の各スパッタリングターゲットは、実施例3のスパッタリングターゲットに比べてダスト発生量が若干低下している。このことから分かるように、再付着粒子剥離防止膜の形成面(ターゲット本体の表面)は平滑な面であることが好ましい。
【0058】
実施例7
まず、Taターゲット(ターゲット本体)となる純度5NのTa円板とバッキングプレートとなるAl合金(6061)板とをホットプレスにより拡散接合した。これらを所望のターゲット形状およびバッキングプレート形状に機械加工した。具体的には、Taターゲットは外径250mm、厚さ15mmとした。バッキングプレートは外径300mmとした。
【0059】
次に、Taターゲット表面の内径240mmの部分を被覆するようにマスキングした。すなわち、Taターゲット表面の外周5mm幅の部分と側面部を露出させるように、マスキング処理を施した。このマスキングを介してCVD法により膜厚約5μmのTa薄膜を、再付着粒子剥離防止膜としてTaターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキングプレートの露出表面に形成した。このようにして再付着粒子剥離防止膜をCVD法により形成したTaスパッタリングターゲットを後述する成膜試験に供した。
【0060】
実施例8
Taターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキングプレートの露出表面に、再付着粒子剥離防止膜(膜厚約5μmのTa薄膜)をスパッタリング法により形成する以外は、実施例7と同様にしてTaスパッタリングターゲットを作製した。この再付着粒子剥離防止膜をスパッタリング法により形成したTaスパッタリングターゲットを後述する成膜試験に供した。
【0061】
実施例9
Taターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキングプレートの露出表面に、再付着粒子剥離防止膜(膜厚約3μmのTa薄膜)をアークイオンプレーティング法により形成する以外は、実施例7と同様にしてTaスパッタリングターゲットを作製した。ここで、アークイオンプレーティング法により再付着粒子剥離防止膜を形成する前処理として、膜形成前のTaターゲットを真空装置に配置して2.4×10-3Paまで真空排気した後、300℃に予熱してArボンバードクリーニングを30分間行い、さらにTaボンバードクリーニングを10分間行った。このようにして再付着粒子剥離防止膜をアークイオンプレーティング法により形成したTaスパッタリングターゲットを後述する成膜試験に供した。
【0062】
比較例4
Taターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキングプレートの露出表面に何等処理を施さない以外は、実施例7と同様にしてTaスパッタリングターゲットを作製した。この再付着粒子の剥離防止処理を施していないTaスパッタリングターゲットを後述する成膜試験に供した。
【0063】
比較例5
Taターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキングプレートの露出表面に対してブラスト処理のみを施す以外は、実施例7と同様にしてTaスパッタリングターゲットを作製した。この再付着粒子の剥離防止処理としてブラスト処理を施したTaスパッタリングターゲットを後述する成膜試験に供した。
【0064】
比較例6
Taターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキングプレートの露出表面に、溶射法により膜厚約5μmのTa薄膜を形成する以外は、実施例7と同様にしてTaスパッタリングターゲットを作製した。この再付着粒子の剥離防止処理として溶射膜の形成を行ったTaスパッタリングターゲットを後述する成膜試験に供した。
【0065】
上述した実施例7〜9および比較例4〜6による各Taスパッタリングターゲットを用いて、スパッタ圧4×10- 1Pa、スパッタ電流5A、Ar流量5sccm、N2流量3sccmの条件でマグネトロンスパッタリングを行って、6インチSiウェハー上にTaN薄膜を形成した。そして、100ロット後、150ロット後、200ロット後の各TaN薄膜上の0.2μm以上のダスト(パーティクル)数をパーティクルカウンタでそれぞれ測定した。それらの測定結果を表5に示す。
【0066】
【表5】
【0067】
表5から明らかなように、実施例7〜9による各Taスパッタリングターゲットによれば、比較例4〜6のTaスパッタリングターゲットに比べてダスト発生量が低減している。特に、ターゲットライフ近くのダスト発生量が大幅に低減していることが分かる。
【0068】
実施例10
Taターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキングプレートの露出表面に、それぞれ膜厚が5μm、20μm、50μm、100μmのTa薄膜からなる再付着粒子剥離防止膜をアークイオンプレーティング法により形成する以外は、実施例9と同様にしてそれぞれスパッタリングターゲットを作製した。これらのスパッタリングターゲットについて、実施例9と同一条件下で成膜試験を実施し、100ロット後、150ロット後、200ロット後の各TaN膜上の0.2μm以上のダスト数(パーティクル数)をそれぞれ測定した。それらの測定結果を表6に示す。なお、表6には再付着粒子剥離防止膜(Ta薄膜)の表面粗さを併せて示す。
【0069】
【表6】
【0070】
実施例11
再付着粒子剥離防止膜を形成する前に、Taターゲットの表面にエッチング処理を施して加工歪層などの除去および表面清浄化を行った後、膜厚3μmのTa薄膜からなる再付着粒子剥離防止膜をアークイオンプレーティング法により形成する以外は、実施例9と同様にしてスパッタリングターゲットを作製した。このスパッタリングターゲットについて、実施例9と同一条件下で成膜試験を実施し、100ロット後、150ロット後、200ロット後の各TaN膜上の0.2μm以上のダスト数をそれぞれ測定した。その測定結果を表7に示す。なお、表7には再付着粒子剥離防止膜(Ta薄膜)の表面粗さを併せて示す。
【0071】
【表7】
【0072】
実施例12
表面を鏡面加工したTaターゲット(試料1)と表面を鏡面加工およびエッチング処理したTaターゲット(試料2)をそれぞれ用意し、これらの表面外周部と側面部に膜厚3μmのTa薄膜からなる再付着粒子剥離防止膜をアークイオンプレーティング法により形成する以外は、実施例9と同様にしてスパッタリングターゲットを作製した。これらのスパッタリングターゲットについて、実施例9と同一条件下で成膜試験を実施し、100ロット後、150ロット後、200ロット後の各TaN膜上の0.2μm以上のダスト数をそれぞれ測定した。それらの測定結果を表8に示す。なお、表8には再付着粒子剥離防止膜(Ta薄膜)の表面粗さを併せて示す。
【0073】
【表8】
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のスパッタリングターゲットによれば、それ自体からの再付着物の剥離、脱落を有効に抑制し得るため、この再付着物の剥離、脱落に起因するダストの発生を大幅に低減することができる。従って、高品質のスパッタ膜を再現性よく提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態によるスパッタリングターゲットの概略構成を示す断面図である。
【図2】 一般的なマグネトロンスパッタリング装置の構成を模式的に示す図である。
【図3】 本発明の第2の実施形態によるスパッタリングターゲットの概略構成を示す断面図である。
【図4】 図3に示すスパッタリングターゲットの変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
1……ターゲット本体
2……バッキングプレート
3、7……スパッタリングターゲット
4……再付着粒子剥離防止膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sputtering target used when forming wiring films, electrodes, element constituent films and the like of various electronic components.Its manufacturing method,Sputtering equipment, thin filmManufacturing method, Electronic componentsManufacturing methodAbout.
[0002]
[Prior art]
In manufacturing semiconductor components, liquid crystal components, and the like, sputtering is applied to the formation of various thin films used as wirings, electrodes, and the like. Specifically, a thin film of conductive metal such as Al, Cu, Ti, Mo, W, or Mo—W alloy by applying a sputtering method onto a deposition substrate such as a semiconductor substrate or a glass substrate, MoSi2, WSi2TiSi2A thin film of a conductive metal compound such as TiN or TaN is formed, and these thin films are used as wiring, electrodes, barrier layers, and the like.
[0003]
The sputtering method is a film forming method in which the surface of a sputtering target is impacted by charged particles, sputtered particles are knocked out of the target, and the sputtered particles are deposited on a substrate arranged to face the target to form a thin film. As a sputtering target used when such a film forming method is applied, a structure in which a target body made of a film forming material is held by a substrate called a backing plate is generally applied.
[0004]
By the way, in the film-forming process using the conventional sputtering target as described above, the generation of dust due to the target becomes serious as the integration, reliability, and function of semiconductor elements and the like progress. Recognized as a problem. The dust mentioned here is, for example, fine particles (particles) with a diameter of 0.2 μm or more. If such fine particles are mixed in the thin film, the cause of short-circuiting between wirings or poor wiring opening Therefore, the manufacturing yield of electronic parts such as semiconductor elements and liquid crystal display elements is reduced.
[0005]
For example, an industrially efficient magnetron sputtering method is mainly applied, and an erosion part and a non-erosion part exist in the target body from the principle. Some of the sputtered particles reach the substrate, some fly to the periphery, and some return to the target body again. Of the particles returning to the target side, particles adhering to the non-erosion part (reattachment particles) are basically not sputtered again, so that the reattachment particles accumulate as the progress of sputtering progresses. When the deposit (reattachment film) of the reattachment particles is peeled off due to some factor, it is mixed in the thin film formed as dust.
[0006]
As described above, peeling of the reattachment is one of the causes of dust generation. In order to prevent such dust, the surface roughness of the non-erosion part is made rougher than that of the erosion part to prevent the reattachment from peeling and dropping (see, for example, JP-A-6-306597). A blast particle is implanted into the portion to prevent the reattachment from peeling and dropping by an anchor effect (see, for example, JP-A-9-76843), and a sprayed film is formed on the surface of the components of the sputtering apparatus (JP-A-9-272965). Various measures have been taken, such as the Japanese Patent Gazette.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the conventional dust reduction measures as described above are recognized to have a certain effect, the dust tends to increase as sputtering progresses to near the target life. For this reason, it is required to more effectively suppress the peeling and dropping of the reattachment deposited in the non-erosion region of the sputtering target and further reduce the generation of dust.
[0008]
In particular, in recent semiconductor elements, wiring widths of 0.2 μm or less, 0.13 μm or 0.1 μm are required in order to achieve a degree of integration such as 256M and 1G, and some practical applications have been made. It is being advanced. In such a narrowed high-density wiring, even if ultra-fine particles are mixed, wiring defects and the like are caused. Therefore, the amount of dust generated is increased in increasing the manufacturing yield of highly integrated semiconductor devices. Must be significantly reduced. Therefore, there is a strong demand for suppressing the separation and dropping of the reattachment that contributes to dust generation.
[0009]
The present invention has been made to cope with such a problem, and it is possible to reduce the generation of dust by effectively suppressing the separation and dropping of the reattachment from the non-erosion region or the like of the target body. It is an object of the present invention to provide a sputtering target and a sputtering apparatus using the sputtering target.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have observed and examined in detail the form of the reattachment adhered to and deposited on the non-erosion region of the target main body and the exposed surface of the backing plate. By forming a relatively smooth metal thin film or metal compound thin film such as a sputtered film or a CVD film on the surface of the substrate in advance as a surface treatment, the reattachment is densified and the adhesion strength with the substrate is improved. As a result, it has been found that it is possible to suppress the generation of dust due to peeling and dropping of the reattachment even in the latter stage of sputtering.
[0011]
The sputtering target of the present invention is made based on such knowledge. That is, the first sputtering target of the present invention, as described in
[0012]
As described in
[0013]
In the sputtering target of the present invention, the reattachment particle peeling prevention film is preferably made of a metal thin film or a metal compound thin film formed by a sputtering method, an ion plating method, or a CVD method. Further, as a specific constituent material, as described in claim 6, a metal thin film or a metal compound thin film containing a metal element constituting the target body is preferable.
[0014]
Moreover, the sputtering apparatus of the present invention includes, as described in claim 8, a vacuum vessel, a film formation sample holding portion disposed in the vacuum vessel, and the film formation sample holding portion in the vacuum vessel. And a target unit disposed opposite to the target unit, the target unit includes the above-described sputtering target of the present invention.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a sputtering target according to the first embodiment of the present invention. In the figure,
[0016]
The
[0017]
The constituent material of the
[0018]
Here, FIG. 2 schematically shows a configuration of a general magnetron sputtering apparatus. In a general magnetron sputtering apparatus, a
[0019]
Due to the action of the magnetic field M and the electric field E, electrons cause a cyclonic motion to generate high-density plasma in the target surface and in the upper magnetic field, and erosion of the target surface in the region surrounded by the magnetic field M progresses. Go. On the other hand, the target region deviated from the magnetic field M, that is, the central portion A, the outer peripheral portion B, and the side surface portion C of the surface (sputtering surface) of the target
[0020]
Therefore, in the
[0021]
The reattachment particle
[0022]
In this way, by forming the reattachment particle
[0023]
As a method for forming the reattachment particle
[0024]
Here, in the case of applying an ion plating method as a method for forming the reattachment particle
[0025]
Furthermore, it is preferable to perform at least one of rotary polishing and polishing in advance on the surface of the
[0026]
As described above, by subjecting the
[0027]
The constituent material of the reattachment particle
[0028]
Specifically, when the thin film formed using the
[0029]
A metal thin film or metal compound thin film other than the metal element constituting the
[0030]
Moreover, it is preferable that the film thickness of the reattachment particle
[0031]
As described above, in the
[0032]
Next, a sputtering target according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic structure of the sputtering target according to the second embodiment. A
[0033]
Here, as is apparent from the magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 2, the reattached particles are attached not only to the non-erosion region of the
[0034]
As described above, by forming the reattachment particle
[0035]
As shown in FIG. 4, the reattachment particle
[0036]
In the sputtering apparatus of the present invention, the sputtering target (3, 7) of the present invention is applied to a target portion of a sputtering apparatus that has been generally used conventionally as shown in FIG. Although not shown in FIG. 2, the
[0037]
According to the sputtering targets 3 and 7 of the present invention described above, it is possible to effectively prevent the generation of dust due to itself. Therefore, according to the sputtering apparatus using such a sputtering target, the quality of the sputtered film can be greatly improved. Then, a sputtered film formed using the sputtering target of the present invention, that is, a metal thin film or a metal compound thin film is used for a wiring film, an electrode, an element constituent film, etc. of an electronic component such as a semiconductor element or a liquid crystal display element. As a result, it becomes possible to improve the manufacturing yield of electronic components.
[0038]
【Example】
Next, specific examples of the present invention will be described.
[0039]
Example 1
First, a 5N purity Ti disc serving as a Ti target (target body) and an Al alloy (6061) plate serving as a backing plate were diffusion-bonded by hot pressing. These were machined into the desired target shape and backing plate shape. Specifically, the Ti target had an outer diameter of 250 mm and a thickness of 15 mm. The backing plate had an outer diameter of 300 mm.
[0040]
Next, the Ti target surface was masked so as to cover a portion having an inner diameter of 240 mm. That is, the masking process was performed so that the outer peripheral 5 mm width part and side part of the Ti target surface were exposed. Through this masking, a Ti thin film having a film thickness of about 5 μm was formed as a reattachment particle peeling prevention film on the outer peripheral portion and side portions of the Ti target and further on the exposed surface of the backing plate by CVD. Thus, the Ti sputtering target in which the reattachment particle peeling prevention film was formed by the CVD method was subjected to a film formation test described later.
[0041]
Example 2
Except that a reattachment particle peeling prevention film (Ti thin film having a film thickness of about 5 μm) is formed by sputtering on the outer periphery and side surfaces of the Ti target and on the exposed surface of the backing plate, Ti is the same as in Example 1. A sputtering target was produced. A Ti sputtering target in which this reattached particle peeling preventing film was formed by a sputtering method was subjected to a film formation test described later.
[0042]
Example 3
Example 1 except that a reattachment particle peeling prevention film (Ti thin film with a film thickness of about 3 μm) is formed on the outer peripheral surface and side surfaces of the Ti target and on the exposed surface of the backing plate by the arc ion plating method. Thus, a Ti sputtering target was produced. Here, as a pretreatment for forming the reattachment particle peeling prevention film by the arc ion plating method, the Ti target before film formation is arranged in a vacuum apparatus to be 2.4 × 10.-3After evacuating to Pa, preheating to 300 ° C., Ar bombard cleaning was performed for 30 minutes, and Ti bombard cleaning was further performed for 10 minutes. Thus, the Ti sputtering target in which the reattachment particle peeling prevention film was formed by the arc ion plating method was subjected to a film formation test described later.
[0043]
Comparative Example 1
A Ti sputtering target was produced in the same manner as in Example 1 except that no treatment was applied to the outer peripheral portion and side portions of the surface of the Ti target and the exposed surface of the backing plate. The Ti sputtering target that had not been subjected to the anti-peeling treatment for the reattached particles was subjected to a film formation test described later.
[0044]
Comparative Example 2
A Ti sputtering target was produced in the same manner as in Example 1 except that only the blasting treatment was performed on the outer peripheral portion and the side surface portion of the Ti target and the exposed surface of the backing plate. A Ti sputtering target to which a blast treatment was applied as a peeling prevention treatment for the reattached particles was subjected to a film formation test described later.
[0045]
Comparative Example 3
A Ti sputtering target was produced in the same manner as in Example 1 except that a Ti thin film having a film thickness of about 5 μm was formed by thermal spraying on the outer peripheral portion and side portions of the surface of the Ti target and on the exposed surface of the backing plate. A Ti sputtering target on which a sprayed film was formed as a delamination preventing process for the reattached particles was subjected to a film formation test described later.
[0046]
Using each Ti sputtering target according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 described above, a sputtering pressure of 4 × 10- 1Pa, sputtering current 5A, Ar flow rate 15sccm, N2Magnetron sputtering was performed at a flow rate of 30 sccm to form a Ti thin film on a 6-inch Si wafer. Then, after 100 lots, 150 lots, and 200 lots, the number of dusts (number of particles) of 0.2 μm or more on each Ti thin film was measured with a particle counter. The measurement results are shown in Table 1.
[0047]
[Table 1]
[0048]
As is apparent from Table 1, according to the Ti sputtering targets according to Examples 1 to 3, the amount of dust generated is reduced as compared with the Ti sputtering targets of Comparative Examples 1 to 3. In particular, it can be seen that the amount of dust generated near the target life is greatly reduced.
[0049]
Example 4
Aside from forming a reattachment particle peeling prevention film consisting of Ti thin films with thicknesses of 5μm, 20μm, 50μm and 100μm on the outer periphery and side surfaces of the Ti target and the exposed surface of the backing plate, respectively, by the arc ion plating method Respectively produced sputtering targets in the same manner as in Example 3. With respect to these sputtering targets, a film formation test was performed under the same conditions as in Example 3. After 100 lots, 150 lots, and 200 lots, the number of particles (number of particles) of 0.2 μm or more on each Ti thin film was measured. It was measured. The measurement results are shown in Table 2. Table 2 also shows the surface roughness of the reattachment particle peeling prevention film (Ti thin film).
[0050]
[Table 2]
[0051]
As is clear from Table 2, each Ti sputtering target according to
[0052]
Example 5
Before forming the reattachment particle peeling prevention film, the surface of the Ti target is etched to remove the processed strain layer and clean the surface, and then reattachment particle peeling prevention consisting of a 3μm thick Ti thin film A sputtering target was produced in the same manner as in Example 3 except that the film was formed by the arc ion plating method. With respect to this sputtering target, a film formation test was performed under the same conditions as in Example 3, and the number of dusts of 0.2 μm or more on each Ti thin film after 100 lots, 150 lots, and 200 lots was measured. The measurement results are shown in Table 3. Table 3 also shows the surface roughness of the reattachment particle peeling prevention film (Ti thin film).
[0053]
[Table 3]
[0054]
As is clear from Table 3, the amount of dust generated in the sputtering target of Example 5 is slightly lower than that of the sputtering target of Example 3. As can be seen from this, it is preferable that the formation surface (surface of the target body) of the reattachment particle peeling prevention film is a clean surface from which the processing strain layer and the like have been removed in advance.
[0055]
Example 6
Prepare a Ti target (sample 1) with a mirror-finished surface and a Ti target (sample 2) with a mirror-finished and etched surface, and reattach the Ti thin film with a thickness of 3 μm on the outer periphery and side of the surface. A sputtering target was produced in the same manner as in Example 3 except that the particle separation preventing film was formed by the arc ion plating method. With respect to these sputtering targets, a film formation test was performed under the same conditions as in Example 3, and the number of dusts of 0.2 μm or more on each Ti thin film after 100 lots, 150 lots, and 200 lots was measured. Table 4 shows the measurement results. Table 4 also shows the surface roughness of the reattachment particle peeling prevention film (Ti thin film).
[0056]
[Table 4]
[0057]
As is apparent from Table 4, the amount of dust generated in each sputtering target of Example 6 is slightly lower than that of the sputtering target of Example 3. As can be seen from this, it is preferable that the surface on which the reattachment particle peeling prevention film is formed (the surface of the target body) is a smooth surface.
[0058]
Example 7
First, a 5N purity Ta disk serving as a Ta target (target body) and an Al alloy (6061) sheet serving as a backing plate were diffusion bonded by hot pressing. These were machined into the desired target shape and backing plate shape. Specifically, the Ta target had an outer diameter of 250 mm and a thickness of 15 mm. The backing plate had an outer diameter of 300 mm.
[0059]
Next, the surface of the Ta target was masked so as to cover a portion having an inner diameter of 240 mm. That is, the masking process was performed so that the outer peripheral 5 mm width portion and the side surface portion of the Ta target surface were exposed. Through this masking, a Ta thin film having a thickness of about 5 μm was formed as a reattachment particle peeling prevention film on the outer peripheral portion and side portions of the Ta target and further on the exposed surface of the backing plate by CVD. Thus, the Ta sputtering target in which the reattachment particle peeling prevention film was formed by the CVD method was subjected to a film formation test described later.
[0060]
Example 8
Except for forming a reattachment particle peeling prevention film (Ta thin film having a film thickness of about 5 μm) on the outer peripheral and side surfaces of the Ta target and the exposed surface of the backing plate by the sputtering method, Ta A sputtering target was produced. A Ta sputtering target in which this reattached particle peeling preventing film was formed by a sputtering method was subjected to a film formation test described later.
[0061]
Example 9
Example 7 except that a reattachment particle peeling prevention film (Ta thin film with a film thickness of about 3 μm) is formed on the outer peripheral surface and side surfaces of the Ta target and the exposed surface of the backing plate by the arc ion plating method. Thus, a Ta sputtering target was produced. Here, as a pretreatment for forming the reattachment particle peeling prevention film by the arc ion plating method, the Ta target before film formation is arranged in a vacuum apparatus to be 2.4 × 10.-3After evacuating to Pa, preheating to 300 ° C., Ar bombard cleaning was performed for 30 minutes, and Ta bombard cleaning was further performed for 10 minutes. Thus, the Ta sputtering target in which the reattachment particle peeling prevention film was formed by the arc ion plating method was subjected to a film formation test described later.
[0062]
Comparative Example 4
A Ta sputtering target was prepared in the same manner as in Example 7 except that no treatment was performed on the outer peripheral portion and side surface portion of the Ta target and the exposed surface of the backing plate. The Ta sputtering target not subjected to the peeling prevention treatment for the reattached particles was subjected to a film formation test described later.
[0063]
Comparative Example 5
A Ta sputtering target was produced in the same manner as in Example 7 except that only the blasting treatment was performed on the outer peripheral portion and side surface portion of the Ta target and the exposed surface of the backing plate. The Ta sputtering target subjected to the blast treatment as the anti-peeling treatment for the reattached particles was subjected to a film formation test described later.
[0064]
Comparative Example 6
A Ta sputtering target was prepared in the same manner as in Example 7 except that a Ta thin film having a film thickness of about 5 μm was formed by thermal spraying on the outer peripheral surface and side surfaces of the Ta target and on the exposed surface of the backing plate. The Ta sputtering target on which a sprayed film was formed as a process for preventing the reattachment particles from peeling was subjected to a film formation test described later.
[0065]
Using each Ta sputtering target according to Examples 7 to 9 and Comparative Examples 4 to 6 described above, a sputtering pressure of 4 × 10- 1Pa, sputtering current 5A, Ar flow rate 5sccm, N2Magnetron sputtering was performed at a flow rate of 3 sccm to form a TaN thin film on a 6-inch Si wafer. The number of dust (particles) of 0.2 μm or more on each TaN thin film after 100 lots, 150 lots, and 200 lots was measured with a particle counter. Table 5 shows the measurement results.
[0066]
[Table 5]
[0067]
As is clear from Table 5, according to the Ta sputtering targets according to Examples 7 to 9, the amount of dust generated is reduced as compared with the Ta sputtering targets of Comparative Examples 4 to 6. In particular, it can be seen that the amount of dust generated near the target life is greatly reduced.
[0068]
Example 10
Other than forming a reattachment particle peeling prevention film made of Ta thin film with a film thickness of 5μm, 20μm, 50μm, and 100μm on the outer periphery and side surface of Ta target and the exposed surface of backing plate, respectively, by arc ion plating method Respectively produced sputtering targets in the same manner as in Example 9. With respect to these sputtering targets, a film formation test was performed under the same conditions as in Example 9. After 100 lots, 150 lots, and 200 lots, the number of dusts (number of particles) of 0.2 μm or more on each TaN film was measured. It was measured. Table 6 shows the measurement results. Table 6 also shows the surface roughness of the reattachment particle peeling prevention film (Ta thin film).
[0069]
[Table 6]
[0070]
Example 11
Before the reattachment particle peeling prevention film is formed, etching treatment is performed on the surface of the Ta target to remove the processed strain layer and clean the surface, and then reattachment particle peeling prevention consisting of a 3 μm thick Ta thin film is prevented. A sputtering target was produced in the same manner as in Example 9 except that the film was formed by the arc ion plating method. With respect to this sputtering target, a film formation test was performed under the same conditions as in Example 9, and the number of dusts of 0.2 μm or more on each TaN film after 100 lots, 150 lots, and 200 lots was measured. The measurement results are shown in Table 7. Table 7 also shows the surface roughness of the reattachment particle peeling prevention film (Ta thin film).
[0071]
[Table 7]
[0072]
Example 12
Prepare a Ta target (sample 1) with a mirror-finished surface and a Ta target (sample 2) with a mirror-finished and etched surface, and reattach the Ta thin film with a thickness of 3μm on the outer periphery and side of the surface. A sputtering target was produced in the same manner as in Example 9 except that the particle separation preventing film was formed by the arc ion plating method. For these sputtering targets, a film formation test was performed under the same conditions as in Example 9, and the number of dusts of 0.2 μm or more on each TaN film after 100 lots, 150 lots, and 200 lots was measured. Table 8 shows the measurement results. Table 8 also shows the surface roughness of the reattachment particle peeling prevention film (Ta thin film).
[0073]
[Table 8]
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the sputtering target of the present invention, it is possible to effectively suppress the separation and removal of the reattachment from itself, so that the generation of dust due to the separation and removal of the reattachment is greatly reduced. Can be reduced. Therefore, it is possible to provide a high-quality sputtered film with good reproducibility.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a sputtering target according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a general magnetron sputtering apparatus.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a sputtering target according to a second embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a modification of the sputtering target shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 …… Target body
2 ... Backing plate
3, 7 ... Sputtering target
4. Reattachment particle peeling prevention film
Claims (12)
前記再付着粒子剥離防止膜の膜厚が3〜10μm、膜表面の表面粗さが算術平均粗さRaで1μm以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。A sputtering target comprising a target body and a reattachment particle peeling prevention film formed on at least a part of a non-erosion region of the target body and formed by a PVD method or a CVD method,
A sputtering target, wherein the reattachment particle peeling prevention film has a film thickness of 3 to 10 μm and the film surface has an arithmetic average roughness Ra of 1 μm or less.
前記ターゲット本体はバッキングプレートにより支持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。The sputtering target according to claim 1, wherein
The sputtering target according to claim 1, wherein the target body is supported by a backing plate.
前記再付着粒子剥離防止膜の膜厚が3〜10μm、膜表面の表面粗さが算術平均粗さRaで1μm以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。A sputtering target comprising: a target body; a backing plate that supports the target body; and a reattachment particle peeling prevention film that is provided on at least a part of the surface of the backing plate and is formed by a PVD method or a CVD method. And
A sputtering target, wherein the reattachment particle peeling prevention film has a film thickness of 3 to 10 μm and the film surface has an arithmetic average roughness Ra of 1 μm or less.
さらに、前記ターゲット本体の非エロージョン領域の少なくとも一部に前記再付着粒子剥離防止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。In the sputtering target according to claim 3,
Furthermore, the said reattachment particle | grain peeling prevention film is formed in at least one part of the non-erosion area | region of the said target main body, The sputtering target characterized by the above-mentioned.
前記再付着粒子剥離防止膜は、スパッタリング法、イオンプレーティング法またはCVD法により形成された金属薄膜または金属化合物薄膜からなることを特徴とするスパッタリングターゲット。In the sputtering target according to any one of claims 1 to 4,
The said reattachment particle | grain peeling prevention film consists of a metal thin film or metal compound thin film formed by sputtering method, an ion plating method, or CVD method, The sputtering target characterized by the above-mentioned.
前記再付着粒子剥離防止膜は、前記ターゲット本体を構成する金属元素を含む金属薄膜または金属化合物薄膜からなることを特徴とするスパッタリングターゲット。The sputtering target according to any one of claims 1 to 5,
The said reattachment particle | grain peeling prevention film consists of a metal thin film or metal compound thin film containing the metal element which comprises the said target main body, The sputtering target characterized by the above-mentioned.
前記ターゲット本体は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Pt、Ag、Ir、Ru、Fe、Ni、Co、Al、Cu、SiおよびGeから選ばれる金属元素の単体、もしくは前記金属元素を含む合金または化合物からなることを特徴するスパッタリングターゲット。In the sputtering target according to any one of claims 1 to 6,
The target body is made of a metal element selected from Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Pt, Ag, Ir, Ru, Fe, Ni, Co, Al, Cu, Si and Ge. A sputtering target comprising a single element or an alloy or compound containing the metal element.
前記ターゲット部は、請求項1ないし請求項7のいずれか1項記載のスパッタリングターゲットを有することを特徴とするスパッタリング装置。In a sputtering apparatus comprising: a vacuum container; a film formation sample holding unit disposed in the vacuum container; and a target unit disposed in the vacuum container so as to face the film formation sample holding unit.
The said target part has a sputtering target of any one of Claim 1 thru | or 7, The sputtering device characterized by the above-mentioned.
前記ターゲット本体の前記再付着粒子剥離防止膜が形成される部分に、ボンバードクリーニング、鏡面加工、およびエッチング処理から選ばれる少なくとも1種の処理を行う工程と、
前記処理が行われた部分に膜厚が3〜10μm、膜表面の表面粗さが算術平均粗さRaで1μm以下の前記再付着粒子剥離防止膜を形成する工程と
を有することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。A method for producing a sputtering target, comprising: a target body; and a reattachment particle peeling prevention film provided by at least a part of a non-erosion region of the target body and formed by a PVD method or a CVD method,
A step of performing at least one treatment selected from bombard cleaning, mirror finishing, and etching on the portion of the target body where the reattachment particle peeling prevention film is formed;
Forming the reattachment particle peeling prevention film having a film thickness of 3 to 10 μm and a surface roughness of the film surface having an arithmetic average roughness Ra of 1 μm or less in the treated portion. A method for producing a sputtering target.
前記バッキングプレートの前記再付着粒子剥離防止膜が形成される部分に、ボンバードクリーニング、鏡面加工、およびエッチング処理から選ばれる少なくとも1種の処理を行う工程と、
前記処理が行われた部分に膜厚が3〜10μm、膜表面の表面粗さが算術平均粗さRaで1μm以下の前記再付着粒子剥離防止膜を形成する工程と
を有することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。Production of a sputtering target comprising a target body, a backing plate for supporting the target body, and a reattachment particle peeling prevention film provided on at least a part of the surface of the backing plate and formed by a PVD method or a CVD method A method,
Performing at least one kind of treatment selected from bombard cleaning, mirror finishing, and etching on the portion of the backing plate where the reattachment particle peeling prevention film is formed;
Forming the reattachment particle peeling prevention film having a film thickness of 3 to 10 μm and a surface roughness of the film surface having an arithmetic average roughness Ra of 1 μm or less in the treated portion. A method for producing a sputtering target.
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