JPH09209133A - マグネトロンスパッタリング用Tiターゲット - Google Patents

マグネトロンスパッタリング用Tiターゲット

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JPH09209133A
JPH09209133A JP1401696A JP1401696A JPH09209133A JP H09209133 A JPH09209133 A JP H09209133A JP 1401696 A JP1401696 A JP 1401696A JP 1401696 A JP1401696 A JP 1401696A JP H09209133 A JPH09209133 A JP H09209133A
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JP
Japan
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target
hardness
erosion
magnetron sputtering
targets
Prior art date
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Pending
Application number
JP1401696A
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English (en)
Inventor
Tamotsu Mori
保 森
Kunio Kishida
邦雄 岸田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期に亘ってパーティクルの少ない成膜形成
が可能なマグネトロンスパッタリング用Tiターゲット
を提供する。 【解決手段】 Tiターゲットのスパッタ面中央部およ
び外周縁部の非エロージョン部に、平均直径:50〜3
00μm、平均深さ:50〜300μmの寸法を有する
窪みが20〜80%の占有面積率で分布しかつ窪みの底
面の硬さが非エロージョン部のスパッタ表面の硬さに比
べて5〜50%の硬度差を有することを特徴とする。

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、長期に亘ってパ
ーティクルの少ない成膜が可能なマグネトロンスパッタ
リング用Tiターゲットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、雰囲気ガスとしてN2 やO2
どの反応性ガスを用いてプラズマを発生させ、マグネッ
トによりTiターゲットの表面に垂直方向の磁界を印加
しながら前記Tiターゲット表面をスパッタしてSiウ
エハなど基体の表面にTiN膜などのスパッタ膜を形成
するマグネトロンスパッタリング法は知られている。こ
のTiターゲットを用いてマグネトロンスパッタリング
を行うと、Tiターゲットのスパッタ面は中央部および
外周縁部を除くリング部分が溶融し、中央部および外周
縁部は溶融されない。Tiターゲットのスパッタ面の溶
融されない中央部および外周縁部を、通常、非エロージ
ョン部と称し、Tiターゲットのスパッタ面の中央部と
外周縁部で挟まれた溶融する部分を、通常、エロージョ
ン部と称している。マグネトロンスパッタリング中に前
記非エロージョン部は溶融しないため、その部分にTi
Nなどのスパッタ堆積膜が形成され、この非エロージョ
ン部に形成されたスパッタ堆積膜が剥離脱落してSiウ
エハなどの基板上に直径:0.3μm以上の粗大なパー
ティクルが生ずると言われている。
【0003】マグネトロンスパッタリング法を実施する
ためのマグネトロンスパッタリング装置は、近年、ます
ます大型化および高性能化し、これに伴ないスパッタ条
件は一段と苛酷さを増す状況にあるが、上記の従来Ti
ターゲットを一段と苛酷な条件下でスパッタを行うと、
一層短時間の操業で成膜中に直径:0.3μm以上の粗
大なパーティクルが多数発生し、このため、Tiターゲ
ットの頻繁な交換を必要とするところから、スパッタリ
ングの操業効率はかえって低下することがあった。
【0004】これを改善するために、スパッタ面の平面
リング状のエロージョン部の表面粗さを0.1〜1μm
Ra(中心線平均粗さ)とし、残りのスパッタ面の中央
部および外周縁部で構成された非エロージョン部の表面
粗さをエロージョン部の表面粗さよりも粗い2〜5μm
Raにしたマグネトロンスパッタリング用Tiターゲッ
トが提案されている。すなわち、Tiターゲットの非エ
ロージョン部の表面粗さを通常よりも粗い2〜5μmR
aに加工して、非エロージョン部に付着したTiNなど
の堆積膜が剥離脱落しないようにしっかりと付着させ、
粗大パーティクルが発生するのを抑制したのである。そ
して上記非エロージョン部における外周縁部の角部をR
加工面とすることにより粗大パーティクルの発生がさら
に防止されるとしている(特開平6−306592公報
参照)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平6−306
592公報記載のマグネトロンスパッタリング用Tiタ
ーゲットは、確かに粗大パーティクルの発生が少なく、
優れたTiターゲットであるが、出力:10KWを越え
る高出力スパッタリングに対しては、スパッタ中の加熱
冷却の熱サイクルが激しく、そのためにターゲットの非
エロージョン部に堆積した付着膜が剥離し脱落し、それ
による粗大パーティクルの発生は避けられず、これが原
因で使用寿命に至るのが現状であった。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、出力:10KWを越える高出力
スパッタリングを行っても成膜中の粗大パーティクルの
発生が少ないマグネトロンスパッタリング用Tiターゲ
ットを開発すべく研究を行なった結果、Tiターゲット
のスパッタ面の非エロージョン部に形成された窪みの平
均直径を50〜300μm、平均深さを50〜300μ
m、窪みの占有面積率を20〜80%、窪みの底面の硬
度と非エロージョン部表面の硬度の差が5〜50%とな
るように調整することのより、粗大パーティクルの発生
を阻止する効果が一層向上するという研究結果が得られ
たのである。
【0007】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、Tiターゲットのスパッタ面中
央部および外周縁部の非エロージョン部に、平均直径:
50〜300μm、平均深さ:50〜300μmの寸法
を有する窪みが20〜80%の占有面積率で分布しかつ
窪みの底面の硬さと非エロージョン部表面の硬さの差が
5〜50%の硬度差を有するマグネトロンスパッタリン
グ用Tiターゲットに特徴を有するものである。この発
明のマグネトロンスパッタリング用Tiターゲットの非
エロージョン部に形成される窪みは、平均直径:100
〜200μm、平均深さ:100〜200μmの寸法を
有する窪みが40〜60%の占有面積率で分布しかつ窪
みの底面の硬さと非エロージョン部表面の硬さの硬度差
が20〜50%のを有することが一層好ましい。
【0008】この発明のTiターゲットにおいて、非エ
ロージョン部に、平均直径:50〜300μm、平均深
さ:50〜300μmの寸法を有する窪みが20〜80
%の占有面積率で分布しかつ窪みの底面の硬さと非エロ
ージョン部表面の硬さとの硬度差が5〜50%となるよ
うな窪みを形成すると、従来よりも一層成膜中の粗大パ
ーティクルの発生が少なくなる理由として、窪みの直径
および深さの寸法を上記の如く調整し、さらに窪みの占
有面積率および窪みの底面の硬さを上記の如く調整する
ことにより、マグネトロンスパッタリング中の異常放電
を防止しかつ熱サイクル下のスパッタ生成堆積物をアン
カー状に強固に固着し、それによってスパッタ中にはス
パッタ生成堆積物がTiターゲットから剥離落下しない
ことによるものと考えられる。
【0009】
【発明の実施の形態】ターゲットのスパッタ部材とし
て、直径:300mm×厚さ:6.35mmの寸法をもった
純度:99.999%純Ti円板を用意し、さらに冷却
用バッキングプレートとして、直径:350mm×厚さ:
15mmの寸法をもったアルミニウム合金(JIS A5
052)製円板を用意し、この純Ti円板をアルミニウ
ム合金製円板に拡散接合してターゲット基体を作製し
た。
【0010】実施例1 前記ターゲット基体の純Ti円板の非エロージョン部に
レーザを照射することにより、表1〜表2に示される平
均直径、平均深さ、占有面積率および窪みの底面の硬さ
が非エロージョン部表面の硬さに対して5〜50%の硬
度差を有する窪みを形成し、本発明Tiターゲット1〜
13および比較Tiターゲット1〜8を作製した。な
お、これらレーザを照射により得られた本発明Tiター
ゲット1〜13および比較Tiターゲット1〜8の硬度
差は、メルト部が軟化して非エロージョン部表面に比べ
て窪みの底面の硬さが小さい値を示した。
【0011】これら本発明Tiターゲット1〜13およ
び比較Tiターゲット1〜8を直流マグネトロンスパッ
タリング装置に装入し、電圧:400V、出力:500
W、雰囲気:Ar+N2 の気流条件下で、直径:150
mmの平面円形のSiウエハの表面に0.5μmのTiN
成膜を形成する操作を繰り返し行ない、TiN成膜中に
存在する直径:0.3μm以上のパーティクル数をパー
ティクルカウンターを用い、レーザー光を当てて観察
し、前記成膜中に前記パーティクルが50個を越えるに
至るまでのSiウエハ枚数を測定した。これらの測定結
果を表1〜表2に示した。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】 *印は、この発明の条件から外れた値を示す。
【0014】実施例2 前記ターゲット基体の純Ti円板の非エロージョン部
に、ローレット加工することにより表3〜表4に示され
る窪みの平均直径、窪みの平均深さ、窪みの占有面積率
および硬度差を有する窪みを形成し、本発明Tiターゲ
ット14〜26および比較Tiターゲット9〜16を作
製した。なお、これらローレット加工により得られた本
発明Tiターゲット14〜26および比較Tiターゲッ
ト9〜16の硬度差は、非エロージョン部表面に比べて
窪みの底面の硬さが大きい値を示した。
【0015】これら本発明Tiターゲット14〜26お
よび比較Tiターゲット9〜16を直流マグネトロンス
パッタリング装置に装入し、実施例1と同じ条件でパー
ティクルが50個を越えるに至るまでのSiウエハ枚数
を測定した。これらの測定結果を表3〜表4に示した。
【0016】
【表3】
【0017】
【表4】 *印は、この発明の条件から外れた値を示す。
【0018】実施例3 前記ターゲット基体の純Ti円板の非エロージョン部
に、SiCブラスト粒子の大きさを変えてショットブラ
ストすることにより表5〜表6に示される窪みの平均直
径、窪みの平均深さ、窪みの占有面積率および硬度差を
有する窪みを形成し、本発明Tiターゲット27〜39
および比較Tiターゲット17〜24を作製した。な
お、これらショットブラストにより得られた本発明Ti
ターゲット27〜39および比較Tiターゲット17〜
24の硬度差は、非エロージョン部表面に比べて窪みの
底面の硬さが大きい値を示した。
【0019】これら本発明Tiターゲット27〜39お
よび比較Tiターゲット17〜24を直流マグネトロン
スパッタリング装置に装入し、実施例1と同じ条件でパ
ーティクルが50個を越えるに至るまでのSiウエハ枚
数を測定した。これらの測定結果を表5〜表6に示し
た。
【0020】
【表5】
【0021】
【表6】 *印は、この発明の条件から外れた値を示す。
【0022】
【発明の効果】表1〜表6に示される結果から、ターゲ
ット基体の純Ti円板のスパッタ面の非エロージョン部
に平均直径:50〜300μm、平均深さ:50〜30
0μmの寸法を有する窪みが20〜80%の占有面積率
で分布しかつ窪みの底面の硬さが非エロージョン部表面
の硬さに比べて5〜50%の硬度差を有する窪みを形成
した本発明Tiターゲット1〜39は、0.3μm以上
のパーティクルが50個を越えるに至るまでのSiウエ
ハ枚数が多く、パーティクルが発生しにくいことが分か
る。したがって、この発明のTiターゲットは、10K
Wを越える苛酷な条件での高出力スパッタでも成膜中に
パーティクルが多発するのを長期に亘って抑制すること
ができるので、マグネトロンスパッタリング装置の大型
化および高性能化に十分満足に対応でき、長い使用寿命
を示すものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Tiターゲットのスパッタ面中央部およ
    び外周縁部の非エロージョン部に、平均直径:50〜3
    00μm、平均深さ:50〜300μmの寸法を有する
    窪みが20〜80%の占有面積率で分布しかつ窪みの底
    面の硬さが非エロージョン部のスパッタ表面の硬さに比
    べて5〜50%の硬度差を有することを特徴とするマグ
    ネトロンスパッタリング用Tiターゲット。
JP1401696A 1996-01-30 1996-01-30 マグネトロンスパッタリング用Tiターゲット Pending JPH09209133A (ja)

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