JPH09143706A - スパッタリングターゲット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 欠陥の少ないスパッタ膜を安定的に形成し得
る反応性スパッタリング用ターゲットを提供する。 【解決手段】 ターゲットのスパッタ領域を薄膜形成材
料で、非スパッタ領域を絶縁性材料で構成し、両者の突
合せ面を傾斜面として密接性を向上させたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＤＣマグネトロン型
反応性スパッタリング用のターゲットに関する。詳しく
は、異常放電を防止し、放電安定性に優れたＤＣマグネ
トロン型反応性スパッタを可能にするスパッタリングタ
ーゲットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、基板上に金属の酸化物や窒化
物等の薄膜をスパッタリングによって形成させる方法と
して、スパッタ成膜中にターゲット物質とスパッタガス
成分（反応性ガスという）とを化学反応させてそれらの
化合物薄膜を形成する反応性スパッタが広く用いられて
いる。本発明においては、上記反応性スパッタをＤＣマ
グネトロンスパッタ装置を用いて行う方法を、以下ＤＣ
マグネトロン型反応性スパッタと称する。

【０００３】ＤＣマグネトロン型反応性スパッタで基板
に金属化合物の薄膜を形成するとき、ターゲット上での
金属化合物のスパッタ速度とターゲット上での金属化合
物の形成速度の大小により、スパッタが優勢となる領域
（スパッタ領域）と、金属化合物の形成速度が優勢とな
る領域（非スパッタ領域）とがターゲット上に生じる。
非スパッタ領域では、ターゲット上に金属化合物の絶縁
性の薄膜が徐々に堆積し、スパッタを連続して行ってい
るとその膜の薄い脆弱部分が絶縁破壊を起こすようにな
り、スパークを発し、放電が不安定になる。また、堆積
した膜が絶縁破壊を起こすときに、破壊部分に過電流が
流れ、溶融物質の塊が飛散し基板側の成膜部に付着して
欠陥を生じる原因となることもある。

【０００４】従って、ターゲットの非スパッタ領域上に
堆積した絶縁性の薄膜を定期的に除去してやる必要があ
り、そのためにはスパッタリングを中断して減圧を解除
しなければならず、極めて非効率的である。特にインラ
イン型のスパッタリング装置においては生産性低下の極
めて大きな原因となる。本出願人はこれらの問題点を解
決する方法として、先にターゲット（薄膜形成用材料）
の非スパッタ領域を絶縁性物質で予め覆っておく方法
（特開平３−１００１７３号、特開平３−７５３６７
号）やターゲットの非スパッタ領域を電気絶縁物質から
なるブロック状部材で置き換えて構成する方法（特開平
３−７５３６６号）等により、異常放電が防止できるこ
とを提案した。

【０００５】しかしながら、上記提案方法により、異常
放電の発生は大幅に減少したが、上記ターゲット（薄膜
形成用材料）と電気絶縁物質とのわずかな隙間領域で微
少ながら異常放電の発生が認められた。この異常放電
は、電気絶縁物質と薄膜形成用材料（実際上のターゲッ
ト部分）との境目のわずかの隙間の両側に絶縁性の薄膜
が堆積し始め、その隙間部分に微細なダスト状物が発生
し、このダストを媒体として異常放電が発生しているも
のと考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題点に鑑み、ＤＣマグネトロン型反応性スパッタで金
属化合物膜を形成するに際して、ターゲットの異常放電
をなくし、安定的にスパッタ膜を形成し、生産効率を向
上させることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記の問題点
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ターゲットを特定
の構造とすることにより、異常放電が防止され、欠陥の
著しく少ないスパッタ膜が得られることを見い出し、本
発明を完成した。本発明の要旨はＤＣマグネトロン型反
応性スパッタリングに用いるターゲットであって、ター
ゲットのスパッタ領域を薄膜形成用材料で構成し、ター
ゲットの非スパッタ領域を電気絶縁性材料で構成し、こ
の両者をバッキングプレートに取付けてなり、薄膜形成
用材料と電気絶縁性材料との突合せ面を、バッキングプ
レート面に対し傾斜した面としたことを特徴とするスパ
ッタリングターゲットに存する。

【０００８】以下、図面を用いて本発明のターゲットの
一例につき更に詳しく説明する。図１は本発明のターゲ
ットの一例を示す縦断面図、図２は本発明のターゲット
の平面図、図３は本発明のターゲットの側面図、図４は
本発明のターゲットの他の一例の縦断面図である。１は
ターゲット、２はスパッタ領域、３は非スパッタ領域、
４はバッキングプレート、５はボルト、６は取付孔、７
は電気絶縁テープ、８は合わせ部、９，９′は分割側部
ブロック、１０は分割中央ブロックをそれぞれ示す。

【０００９】本発明が適用されるターゲット１としては
ＤＣマグネトロン型スパッタでスパッタできるものなら
何でも良く、例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、
Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｈなどの金属、Ｃ、Ｓｉ、
Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇｅなどの非金属、及びそれらの化合物が
挙げられる。また、反応性ガスとしては、上記ターゲッ
ト材と反応して化合物を形成するガスなら何でも良く、
例えばＨ₂ 、Ｎ₂ 、Ｏ₂ 、Ｆ，Ｃｌ₂ 、ＣＨ₄ 、Ｃ₂ Ｈ
₄ 、ＣＦ₄ 、Ｃ₂ Ｆ ₄ 等が挙げられる。

【００１０】上記ターゲット１及び反応性ガスを用い
て、ＤＣマグネトロン型反応性スパッタで化合物を形成
する場合、一般にはマグネットの磁場の垂直成分が大き
い部分はスパッタされないか、あるいはスパッタされに
くい（非スパッタ領域３）。これらの部分には、ターゲ
ット１と反応性ガスとの化合物が堆積し導電性が悪くな
り、前述したような絶縁破壊を起す原因となる。

【００１１】本発明のターゲット１は、上述した薄膜形
成用材料（ターゲット材料）と反応性ガスとの化合物の
堆積する非スパッタ領域３を予じめ電気絶縁性物質で構
成してある。用いられる電気絶縁性物質としては、ガラ
ス、陶板、セラミックス板等が代表的なものとして挙げ
られるが、電気的絶縁物質からなるものであれば、どの
ようなものでも使用可能である。

【００１２】図示するように絶縁性物質からなるブロッ
ク状の部材は、スパッタ面と面一状態とするのがよく、
望ましくはスパッタ領域のターゲット材料（薄膜形成用
材料）と同程度の厚さとされ、ターゲット材料（スパッ
タ領域２）の周囲及び中央部分に設けられる。電気絶縁
性材料からなるブロック状の部材の形状はターゲットの
形状、電極の形状等によって異なるものとなることは勿
論である。電気絶縁性材料からなるブロック状の部材は
絶縁破壊を起こさない厚さがあればよいので例えば、表
面のみを５０μ程度以上、好ましくは１５０μ以上、よ
り好ましくは３００μ以上の厚さの電気絶縁性物質で覆
った部材を用いても良いが、取扱いの上から、ターゲッ
トの厚さと同程度の厚さのものが好ましく用いられる。

【００１３】本発明においては上記した薄膜形成用材料
によってターゲットのスパッタ領域２を形成し、絶縁性
材料からなるブロック状の部材によって非スパッタ領域
３を構成する。この両者の端面での密着性を改善するた
めにターゲット材料の端面とブロック状の部材の突合せ
面を傾斜面とし両者がぴったりと接触した状態で突合さ
る構造としたものである。スパッタ領域の薄膜形成用材
料の断面形状をバッキングプレートへの取付面を下辺と
して台形とした場合のバッキングプレート表面と傾斜面
が形成する傾斜角（図１のθ）は通常７０°以下、望ま
しくは２０〜６０°、さらに望ましくは３０〜５０°の
範囲内が好適である。該傾斜角θがあまり大きすぎると
該端面での密着性が低下して異常放電の防止効果が低下
する。

【００１４】また、薄膜形成用材料の断面形状を逆台形
とすることも可能であるが、この場合の傾斜角（図４の
θ）は１２０〜１６０°程度が好適な範囲である。この
逆台形断面とした場合は、薄膜形成用材料の使用量が少
なくできる点で好ましいが、鋭角となる部分がバッキン
グプレートから離れた位置となるため、角部が欠け易く
なり、取扱いには注意を要する。

【００１５】このブロック状部材は上記した所定の形状
とされ、接着剤や螺子等、通常は螺子でバッキングプレ
ートに取り付けることが行われる。この場合の接着剤や
螺子も絶縁性物質、例えばアルミナペースト等からなる
接着剤やセラミックからなる螺子等が好適に用いられ
る。図１に示すように、非スパッタ領域３に位置するブ
ロック状の部材は、ボルト５等で取付けられるが、この
際ブロック状の部材に設けられる取付孔６をボルト５の
軸部よりも大径として、固定位置の微調整を可能として
おくことによりターゲット材料の傾斜面とブロック状の
部材の傾斜面とを良好に密接させることができる。ボル
ト５の上部を電気絶縁テープ等で覆えば、導電材料から
なるボルト５を使用することもできる。

【００１６】図２、図３に示すようにターゲット材料の
外周を取り巻くように設けられるブロック状の部材は、
図示するように複数個に分割しておけば傾斜面同志の密
接は容易である。但し、ブロック状部材同志の合わせ部
８に空隙が生じるが、微少の空隙なので大きな問題には
ならない。なお、バッキングプレート４の表面がブロッ
ク状の部材の隙間から露出するのは好ましくないので、
合せ部８は図２に示すような重ね合せ構造とするのが好
ましい。

【００１７】更に、図４に示すようなスパッタ領域２の
ターゲット材料を逆台形の形状とした場合は、中央部の
非スパッタ領域を構成するブロック状の部材が、後工程
では挿入できなくなるが、図４に示すように側部ブロッ
ク９，９′と中央ブロック１０に分割し、順番に挿入す
るような構成とすることも可能である。このように、本
発明のターゲットは、スパッタ時に絶縁破壊を起こす堆
積物が絶縁性物質からなるブロック状の部材の上に堆積
するため絶縁破壊を起こすことがない。且つターゲット
端面とブロック状部材５の端面との密着性が良好なため
両者の接触部での異常放電の発生が防止できる。

【００１８】

【実施例】以下に実施例をもって本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施
例に限定されるものではない。 実施例１ ＳｉターゲットをＮ₂ ／Ａｒ雰囲気５×１０^-3Ｔｏｒｒ
中、２Ｗ／ｃｍ² でスパッタを行った。ターゲットは図
１に示すようにその非スパッタ領域を絶縁性物質石英リ
ングからなるブロック状部材で構成したもの（ターゲッ
トの端面の傾斜角θが５０°）を用いて行ない、得られ
たＳｉＮ膜のバイトエラレート（ＢＥＲ）は１×１０^-5
であり、従来のものより１／７に減少した。

【００１９】

【発明の効果】本発明のＤＣマグネトロン型反応性スパ
ッタ用ターゲットによれば、欠陥の著しく少ないスパッ
タ膜を安定的に得ることができ、生産効率の向上に大き
な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のターゲットの一例を示す縦断面図

【図２】本発明のターゲットの平面図

【図３】本発明のターゲットの側面図

【図４】本発明のターゲットの他の一例の縦断面図

【符号の説明】

１ ターゲット ２ スパッタ領域 ３ 非スパッタ領域 ４ バッキングプレート ５ ボルト ６ 取付孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＤＣマグネトロン型反応性スパッタリン
   グに用いるターゲットであって、ターゲットのスパッタ
   領域を薄膜形成用材料で構成し、ターゲットの非スパッ
   タ領域を電気絶縁性材料で構成し、この両者をバッキン
   グプレートに取付けてなり、薄膜形成用材料と電気絶縁
   性材料との突合せ面を、バッキングプレート面に対し傾
   斜した面としたことを特徴とするスパッタリングターゲ
   ット。
2. 【請求項２】 スパッタ領域の薄膜形成用材料の断面形
   状をバッキングプレートへの取付け面を下辺として台形
   とした場合のバッキングプレート表面と傾斜面とのなす
   角度を７０°以下とした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。
3. 【請求項３】 バッキングプレート表面と傾斜面とのな
   す角度を２０〜６０°としたことを特徴とする請求項２
   に記載のスパッタリングターゲット。
4. 【請求項４】 スパッタ領域の薄膜形成用材料の断面形
   状をバッキングプレートへの取付け面を下辺として逆台
   形とした場合のバッキングプレート表面と傾斜面とのな
   す角度を１２０〜１６０°とした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。