JPH032369A - スパッタリング用アルミニウムターゲット - Google Patents
スパッタリング用アルミニウムターゲットInfo
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- JPH032369A JPH032369A JP13401689A JP13401689A JPH032369A JP H032369 A JPH032369 A JP H032369A JP 13401689 A JP13401689 A JP 13401689A JP 13401689 A JP13401689 A JP 13401689A JP H032369 A JPH032369 A JP H032369A
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- target
- sputtering
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ＩＣ’ＰＬＳＩ等の配線材として用いられる
マグネトロンスパッタリング用アルミニウムターゲット
に関するものである。
マグネトロンスパッタリング用アルミニウムターゲット
に関するものである。
電子産業の発展に伴い、ＩＣやＬＳＩ等の需要が著しく
増加している。これらの素子の内部に用いられる配線は
、高純度アルミニウムまたはその合金をターゲットとし
てスパッタリングにより薄膜化して用いられるのが主で
ある。
増加している。これらの素子の内部に用いられる配線は
、高純度アルミニウムまたはその合金をターゲットとし
てスパッタリングにより薄膜化して用いられるのが主で
ある。
溶融金属の蒸発による蒸着法とは異なり、スパッタ法で
はターゲットの表面および内部の結晶構造がターゲット
からの原子の放出特性に大きな影響を与えることが知ら
れている。
はターゲットの表面および内部の結晶構造がターゲット
からの原子の放出特性に大きな影響を与えることが知ら
れている。
たとえば、銀、銅の単結晶を用いたウエナー（Ｗｅｂｎ
ｅｔ）の実験（フィジカルレビュー （Ｐｈｙｓ、Ｒｅ
ｖ）１０２．６９９（１９５６） ）によれば、結晶構
造の最密方向である＜１１０）方向にターゲットからの
原子の放出密度が高く、ウェハー上にスポット状の分布
が得られることが記載されている。
ｅｔ）の実験（フィジカルレビュー （Ｐｈｙｓ、Ｒｅ
ｖ）１０２．６９９（１９５６） ）によれば、結晶構
造の最密方向である＜１１０）方向にターゲットからの
原子の放出密度が高く、ウェハー上にスポット状の分布
が得られることが記載されている。
したがって、高純度アルミニウムまたはその合金のター
ゲットは、結晶方位の影響を避け、ウェハー上に均一な
薄膜を得るためになるべ（微細な結晶でしかも結晶方位
がランダムになるように製造されてきた。（軽金属学会
第２５回シンポジウム予稿集３３（１９８４）） 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、均一な薄膜が得られるように結晶が調節
されたこのようなターゲットを用いても、スパッタリン
グによりターゲットが消耗するにつれて、マグネットの
回転に沿ってリング状の溝が表面に形成されると共に原
子の放出方向が変化し、膜厚分布が悪くなるのは避は難
い状況にある。
ゲットは、結晶方位の影響を避け、ウェハー上に均一な
薄膜を得るためになるべ（微細な結晶でしかも結晶方位
がランダムになるように製造されてきた。（軽金属学会
第２５回シンポジウム予稿集３３（１９８４）） 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、均一な薄膜が得られるように結晶が調節
されたこのようなターゲットを用いても、スパッタリン
グによりターゲットが消耗するにつれて、マグネットの
回転に沿ってリング状の溝が表面に形成されると共に原
子の放出方向が変化し、膜厚分布が悪くなるのは避は難
い状況にある。
このため、ウェハーの直径に対して著しく大きい直径の
ターゲットを用いたり、ウェハーとターゲットとの間の
距離を生産性を落としても広くするなどの工夫や、膜質
をおとしてスパッターガス圧を高くしたり、マグネット
を２重にするなどの工夫をこらしても充分な解決には至
っておらず、また、生産性向上のためにウェハーの直径
を大きくする傾向に対し、膜厚分布を均一にすることは
困難な問題の一つともなっている。
ターゲットを用いたり、ウェハーとターゲットとの間の
距離を生産性を落としても広くするなどの工夫や、膜質
をおとしてスパッターガス圧を高くしたり、マグネット
を２重にするなどの工夫をこらしても充分な解決には至
っておらず、また、生産性向上のためにウェハーの直径
を大きくする傾向に対し、膜厚分布を均一にすることは
困難な問題の一つともなっている。
かかる事情に鑑み、本発明者等は高純度アルミニウムお
よびその合金の結晶方位のスパッタリングによる原子放
出への影響について鋭意検討を重ねた結果、ターゲット
表面に平行な面における［１００）面と（１１０１面の
Ｘ線回折法による強度比がターゲット表面から内部に入
るにつれて小さくなるようにターゲットの結晶方位を調
整することにより、ターゲットの消耗にもかかわらずウ
ェハー上の膜厚の均一性が得られることを見出し、本発
明を完成させるに至った。
よびその合金の結晶方位のスパッタリングによる原子放
出への影響について鋭意検討を重ねた結果、ターゲット
表面に平行な面における［１００）面と（１１０１面の
Ｘ線回折法による強度比がターゲット表面から内部に入
るにつれて小さくなるようにターゲットの結晶方位を調
整することにより、ターゲットの消耗にもかかわらずウ
ェハー上の膜厚の均一性が得られることを見出し、本発
明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は高純度アルミニウムまたはその合金
からなる平板状のスパッタリング用ターゲットにおいて
、ターゲット表面に平行な面のＸ線による結晶方位強度
比〔｛１００１／ （１１０１の比〕がターゲット表面
から内部に入るにつれて小さくなっていくことを特徴と
するスパッタリング用アルミニウムターゲット、および
結晶方位の異なる板を重ね合せ、圧延または鍛造により
ターゲット用アルミニウムクラッド板を製造することを
特徴とする製造方法であり、均一な膜厚が得られるスパ
ッタリング用アルミニウムターゲットを提供するもので
ある。
からなる平板状のスパッタリング用ターゲットにおいて
、ターゲット表面に平行な面のＸ線による結晶方位強度
比〔｛１００１／ （１１０１の比〕がターゲット表面
から内部に入るにつれて小さくなっていくことを特徴と
するスパッタリング用アルミニウムターゲット、および
結晶方位の異なる板を重ね合せ、圧延または鍛造により
ターゲット用アルミニウムクラッド板を製造することを
特徴とする製造方法であり、均一な膜厚が得られるスパ
ッタリング用アルミニウムターゲットを提供するもので
ある。
以下本発明の詳細な説明する。
ターゲット素材として用いる高純度アルミニウムとはＪ
ＩＳ Ｈ２１１１に定める９９．９５５％以上のもので
、その合金とはスパッタリング用ターゲットに通常添加
されるＳ ｉ、 Ｃｕ、 Ｔ ｉ、 Ｃｒ、 Ｗ、 Ｍ
ｏ、 Ｍｇ等の金属元素を高純度アルミニウムに一種ま
たは二種以上を１０重量％以下含有するものである。
ＩＳ Ｈ２１１１に定める９９．９５５％以上のもので
、その合金とはスパッタリング用ターゲットに通常添加
されるＳ ｉ、 Ｃｕ、 Ｔ ｉ、 Ｃｒ、 Ｗ、 Ｍ
ｏ、 Ｍｇ等の金属元素を高純度アルミニウムに一種ま
たは二種以上を１０重量％以下含有するものである。
本発明において、ターゲット表面のＸ線による結晶方位
強度比〔｛１００１／ ［１１０１の比］が大きく裏面
の結晶強度比が小さいターゲットは、それぞれの結晶方
位を多く持つ平板を圧延法や鍛造法により複数枚を圧着
（クラッド）させることにより容易に得ることができる
。
強度比〔｛１００１／ ［１１０１の比］が大きく裏面
の結晶強度比が小さいターゲットは、それぞれの結晶方
位を多く持つ平板を圧延法や鍛造法により複数枚を圧着
（クラッド）させることにより容易に得ることができる
。
また、［１００１の結晶方位を有する板は再結晶優先方
位を利用すればよいし、結晶方位［１１０１のものは熱
間圧延や冷間圧延の集合組織を利用すれば得ることがで
きる。単結晶を用いればさらに簡単であり、または、タ
ーゲットの表面と裏面の加工量を変えることでも可能で
あるし、熱処理と組合せることによりさらに容易に得る
ことができる。
位を利用すればよいし、結晶方位［１１０１のものは熱
間圧延や冷間圧延の集合組織を利用すれば得ることがで
きる。単結晶を用いればさらに簡単であり、または、タ
ーゲットの表面と裏面の加工量を変えることでも可能で
あるし、熱処理と組合せることによりさらに容易に得る
ことができる。
通常の平板状ターゲットを用いるマグネトロンスパッタ
ー装置では、磁力によりターゲットの最も消耗する部分
の周辺の直上あたりにシリコンウェハーの外周部がくる
ように設計するのが普通である。
ー装置では、磁力によりターゲットの最も消耗する部分
の周辺の直上あたりにシリコンウェハーの外周部がくる
ように設計するのが普通である。
前述のウエナーの実験でも明らかにされている如く、ス
パッターリングによる原子の放出方向は＜１１０＞方向
が最も分布密度が高い。したがって、ターゲットの表面
部分に結晶方位＋１１０１が多くなるとウェハーとター
ゲットの位置関係からウェハー外周部の膜厚が厚くなり
すぎるので、結晶方位強度比〔｛１００１／ ＋１１０
１の比〕は大きいほうが放出原子が分散し膜厚は均一と
なる。しかしながら、磁石部分のターゲットが消耗する
につれてターゲットにリング状の溝が形成されると、結
晶方位による原子の放出分布だけではなく形状による分
散がおこなわれるようになり、ウェハー外周部の膜厚が
だんだん薄くなりウェハー上での膜厚分布が不均一とな
る。
パッターリングによる原子の放出方向は＜１１０＞方向
が最も分布密度が高い。したがって、ターゲットの表面
部分に結晶方位＋１１０１が多くなるとウェハーとター
ゲットの位置関係からウェハー外周部の膜厚が厚くなり
すぎるので、結晶方位強度比〔｛１００１／ ＋１１０
１の比〕は大きいほうが放出原子が分散し膜厚は均一と
なる。しかしながら、磁石部分のターゲットが消耗する
につれてターゲットにリング状の溝が形成されると、結
晶方位による原子の放出分布だけではなく形状による分
散がおこなわれるようになり、ウェハー外周部の膜厚が
だんだん薄くなりウェハー上での膜厚分布が不均一とな
る。
しかるに、本発明によるターゲットでは、消耗につれて
直上への原子放出特性の良好な結晶方位［１１０１面が
多く現れることになり、ウェハー外周部での膜厚の減少
が防止され、膜厚分布が改善されて常に均一で良好なも
のとなる。
直上への原子放出特性の良好な結晶方位［１１０１面が
多く現れることになり、ウェハー外周部での膜厚の減少
が防止され、膜厚分布が改善されて常に均一で良好なも
のとなる。
また、このような効果をより発現させるためには、結晶
方位強度比〔｛１００１／ ｎｏ＋の比〕が１．０以上
の部分がターゲット全肉厚の１７５〜３／４の範囲が好
ましく、より好ましくは全肉厚の１７４〜１／２の範囲
である。
方位強度比〔｛１００１／ ｎｏ＋の比〕が１．０以上
の部分がターゲット全肉厚の１７５〜３／４の範囲が好
ましく、より好ましくは全肉厚の１７４〜１／２の範囲
である。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれ
等によって限定されるものではない。
等によって限定されるものではない。
なお、測定は次の方法でおこなった。
Ｘ線としてはＣｕ−にα線を用い、Ｘ線強度は以下に述
べる方法により測定する。すなわち、測定すべき面を旋
盤等により切削し、その表層部にある切削加工による極
く薄い変形領域を化学的溶解により取り除く。次にＸ線
回折装置により各結晶方位に対応する回折線の強度を測
定し、得られた回折線の強度をＡＳＴＭ ４−０７８７
に記載されている各結晶方位の相対強度比にもとづく補
正をおこなって補正強度値を得る。
べる方法により測定する。すなわち、測定すべき面を旋
盤等により切削し、その表層部にある切削加工による極
く薄い変形領域を化学的溶解により取り除く。次にＸ線
回折装置により各結晶方位に対応する回折線の強度を測
定し、得られた回折線の強度をＡＳＴＭ ４−０７８７
に記載されている各結晶方位の相対強度比にもとづく補
正をおこなって補正強度値を得る。
また、膜厚分布バラツキはウェハー上の９点の膜厚を測
定し、その最大値（Ｘｍａｘ）と最小値（Ｘｍｉｎ）か
ら次式より計算で求めた。
定し、その最大値（Ｘｍａｘ）と最小値（Ｘｍｉｎ）か
ら次式より計算で求めた。
〔｛Ｘｍａｘ −Ｘｍｉｎ） ／（Ｘｍａｘ ＋Ｘｍ１
ｎ） ］ Ｘ１００％実施例１ 純度９９．９９９％の高純度アルミニウムを用いて凝固
法（ブリッジマン法）により結晶方位［１００１面に面
方位を揃えた単結晶板と結晶方位［１１０１面に面方位
を揃えた単結晶板を作成した。
ｎ） ］ Ｘ１００％実施例１ 純度９９．９９９％の高純度アルミニウムを用いて凝固
法（ブリッジマン法）により結晶方位［１００１面に面
方位を揃えた単結晶板と結晶方位［１１０１面に面方位
を揃えた単結晶板を作成した。
それぞれの板の接合面をワイヤーブラシで粗面化した後
、３５０℃の温度で圧下率２５％で圧延してターゲット
用クラツド板を得た。
、３５０℃の温度で圧下率２５％で圧延してターゲット
用クラツド板を得た。
該クラツド板から厚さ５ｍｍ、直径５インチのターゲッ
トを得た。なお、接合位置は表面から全肉厚の１／４の
位置になるように調整した。
トを得た。なお、接合位置は表面から全肉厚の１／４の
位置になるように調整した。
該ターゲットを用い直流マグネトロンスパッタリング装
置により、直径３インチのウェハー上に１μｍ程度の薄
膜を形成させ、その膜厚分布を測定した。また、膜厚分
布の測定には四端子法による電気抵抗の測定から換算し
た。
置により、直径３インチのウェハー上に１μｍ程度の薄
膜を形成させ、その膜厚分布を測定した。また、膜厚分
布の測定には四端子法による電気抵抗の測定から換算し
た。
スパッタリング時の出力は５００Ｗとし、アルゴンガス
の圧力は８Ｘ １０”−３Ｔｏｒｒ、ターゲットとウェ
ハー間の距離は８０ｍｍとした。
の圧力は８Ｘ １０”−３Ｔｏｒｒ、ターゲットとウェ
ハー間の距離は８０ｍｍとした。
膜厚分布の測定は、３０分のプレスバッターで表面を除
去してから３分間ウェハー上にスパッタリングして膜厚
を測定し、更に２０時間空打ち後２分間ウェハー上にス
パッタリングして膜厚の測定をおこなった。
去してから３分間ウェハー上にスパッタリングして膜厚
を測定し、更に２０時間空打ち後２分間ウェハー上にス
パッタリングして膜厚の測定をおこなった。
比較例１
純度９９．９９９％の高純度アルミニウムを用いて凝固
法（ブリッジマン法）により結晶方位［１００１に面方
位を揃えた単結晶板から厚さ５ｍｍ、直径５インチのタ
ーゲットを得た。
法（ブリッジマン法）により結晶方位［１００１に面方
位を揃えた単結晶板から厚さ５ｍｍ、直径５インチのタ
ーゲットを得た。
該ターゲットを用い実施例１と同様にして膜厚分布の測
定をおこなった。
定をおこなった。
比較例２
純度９９．９９９％の高純度アルミニウムを用いて凝固
法（ブリッジマン法）により結晶方位［１１０）に面方
位を揃えた単結晶板から厚さ５ｍｍ、直径５インチのタ
ーゲットを得た。
法（ブリッジマン法）により結晶方位［１１０）に面方
位を揃えた単結晶板から厚さ５ｍｍ、直径５インチのタ
ーゲットを得た。
該ターゲットを用い実施例１と同様にして膜厚分布の測
定をおこなった。
定をおこなった。
得られた膜厚分布の結果を下表に示す。
３０分 ２０時間
実施例１９％ ８％
比較例１１０％ １７％
比較例２ ７％ １５％
〔発明の効果〕
本発明において、ターゲット表面から内部に入るにつれ
て結晶方位［１１０１を多くすることにより、ウェハー
上のＩＣチップ等の膜厚不足による品質不良を低減させ
るだけでなく、大型のウェハーにおいても均一な膜厚が
得られるなど、工業的価値は頗る大である。
て結晶方位［１１０１を多くすることにより、ウェハー
上のＩＣチップ等の膜厚不足による品質不良を低減させ
るだけでなく、大型のウェハーにおいても均一な膜厚が
得られるなど、工業的価値は頗る大である。
手続補正書
（自 発）
平成ユ年ユ月ユＯ日
１、事件の表示
平成１年 特許願
第１３４０１６号
２）発明の名称
スパッタリング用アルミニウムターゲット３、補正をす
る者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪市中央区北浜四丁目５番３３号名 称 （
２０９）住友化学工業株式会社代表者 森 英
雄 ４、代理人 住 所 大阪市中央区北浜四丁目５番３３号５、補正の
対象 ６、補正の内容 （１）明細書の第４頁第３行の「回転」を「磁力線」に
訂正する。
る者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪市中央区北浜四丁目５番３３号名 称 （
２０９）住友化学工業株式会社代表者 森 英
雄 ４、代理人 住 所 大阪市中央区北浜四丁目５番３３号５、補正の
対象 ６、補正の内容 （１）明細書の第４頁第３行の「回転」を「磁力線」に
訂正する。
以上
Claims (4)
- （１）高純度アルミニウムまたはその合金からなる平板
状のスパッタリング用ターゲットにおいて、ターゲット
表面に平行な面のＸ線による結晶方位強度比〔｛１００
｝／｛１１０｝の比〕がターゲット表面から内部に入る
につれて小さくなっていくことを特徴とするスパッタリ
ング用アルミニウムターゲット。 - （２）特許請求の範囲第１項記載のスパッタリング用ア
ルミニウムターゲットにおいて、ターゲット表面のＸ線
による結晶方位強度比〔｛１００｝／｛１１０｝の比〕
が１．０以上であり、反対側表面（ターゲット裏面）の
結晶方位強度比〔｛１００｝／｛１１０｝の比〕が１．
０未満であることを特徴とするスパッタリング用アルミ
ニウムターゲット。 - （３）特許請求の範囲第１項記載のスパッタリング用ア
ルミニウムターゲットにおいて、Ｘ線による結晶方位強
度比〔｛１００｝／｛１１０｝の比〕が１．０以上であ
る範囲がターゲット表面からの肉厚の１／５を超え、か
つ３／４を超えない範囲であることを特徴とするスパッ
タリング用アルミニウムターゲット。 - （４）特許請求の範囲第１項記載のスパッタリング用ア
ルミニウムターゲットにおいて、結晶方位の異なる板を
重ね合せ、圧延または鍛造によりターゲット用アルミニ
ウムクラッド板を製造することを特徴とする製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13401689A JP2712561B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | スパッタリング用アルミニウムターゲット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13401689A JP2712561B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | スパッタリング用アルミニウムターゲット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH032369A true JPH032369A (ja) | 1991-01-08 |
| JP2712561B2 JP2712561B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=15118406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13401689A Expired - Fee Related JP2712561B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | スパッタリング用アルミニウムターゲット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2712561B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0688220A (ja) * | 1992-08-18 | 1994-03-29 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 粒度が大きい金属膜及びその被着方法 |
| US5456815A (en) * | 1993-04-08 | 1995-10-10 | Japan Energy Corporation | Sputtering targets of high-purity aluminum or alloy thereof |
| JPH0925564A (ja) * | 1995-07-06 | 1997-01-28 | Japan Energy Corp | アルミニウムまたはアルミニウム合金スパッタリングターゲット |
| EP0746436A4 (en) * | 1994-12-23 | 1997-05-07 | Johnson Matthey Elect Inc | SPUTTER TARGET WITH ULTRA-FINE ORIENTED GRAINS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| EP0785293A1 (en) | 1993-09-27 | 1997-07-23 | Japan Energy Corporation | High purity titanium sputtering targets |
| US6585870B1 (en) * | 2000-04-28 | 2003-07-01 | Honeywell International Inc. | Physical vapor deposition targets having crystallographic orientations |
| US11618942B2 (en) | 2017-06-22 | 2023-04-04 | Uacj Corporation | Sputtering-target material, sputtering target, sputtering-target aluminum plate, and method of manufacturing the same |
-
1989
- 1989-05-26 JP JP13401689A patent/JP2712561B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0785293A1 (en) | 1993-09-27 | 1997-07-23 | Japan Energy Corporation | High purity titanium sputtering targets |
| EP0785292A1 (en) | 1993-09-27 | 1997-07-23 | Japan Energy Corporation | High purity titanium sputtering targets |
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| US5780755A (en) * | 1994-12-23 | 1998-07-14 | Johnson Matthey Electronics, Inc. | Sputtering target with ultra-fine, oriented grains and method of making same |
| US5809393A (en) * | 1994-12-23 | 1998-09-15 | Johnson Matthey Electronics, Inc. | Sputtering target with ultra-fine, oriented grains and method of making same |
| EP1053810A3 (en) * | 1994-12-23 | 2000-11-29 | Johnson Matthey Electronics Inc | Sputtering target and method of making same |
| JPH0925564A (ja) * | 1995-07-06 | 1997-01-28 | Japan Energy Corp | アルミニウムまたはアルミニウム合金スパッタリングターゲット |
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| US11618942B2 (en) | 2017-06-22 | 2023-04-04 | Uacj Corporation | Sputtering-target material, sputtering target, sputtering-target aluminum plate, and method of manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2712561B2 (ja) | 1998-02-16 |
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