JPH09287072A - スパッタリングタ−ゲット組立体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スパッタリング時における付着膜の剥離を効
果的に防止してパ−ティクル発生を抑えることができ、
かつマイクロア−キングを生じる等といった問題を伴う
ことのないスパッタリングタ−ゲット組立体を提供す
る。 【構成】 スパッタリングタ−ゲット組立体を、スパッ
タリングタ−ゲット部１及びバッキングプレ−ト部２の
少なくとも側面（１′，２′）が直径 500μｍ以下の球
面状くぼみの集合体で構成される粗面とされ、かつ該粗
面の中心線平均粗さＲa が 1.0〜10.0μｍで、表面粗さ
曲線の平均山間隔（Sm値）が10.0μｍ以上に調整されて
成る構成とする。なお、その製造には、スパッタリング
タ−ゲット組立体のスパッタリングタ−ゲット部及びバ
ッキングプレ−ト部の少なくとも側面を直径 500μｍ以
下の球状ブラスト材にてブラスト処理し粗面化する方法
が適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パ−ティクル発生の
少ないスパッタリングタ−ゲット組立体（スパッタリン
グタ−ゲットとバッキングプレ−トを接合した組立体）
並びにその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】近年、半導体薄膜等の形成方法
としてスパッタリングタ−ゲットを使用するスパッタリ
ング法が広く用いられている。このスパッタリング法
は、荷電粒子でもってスパッタリングタ−ゲットに衝撃
を与え、その衝撃力によりスパッタリングタ−ゲットか
ら粒子を叩き出して、これを該タ−ゲットに対向させて
設置した例えばウエハ等の如き基板に付着させ薄膜を形
成する成膜法である。

【０００３】なお、スパッタリングに際しては、スパッ
タリングタ−ゲットは成膜作業中における冷却や支持の
ためにバッキングプレ−トに接合され、スパッタリング
タ−ゲット組立体としてスパッタリング装置内に装着さ
れる（冷却はバッキングプレ−ト部の裏面からなされ
る）。

【０００４】ところで、スパッタリングでは、スパッタ
リングタ−ゲットから叩き出された粒子の内で基板に付
着して薄膜を形成するものは一部であり、その他の粒子
は装置内壁やスパッタリングタ−ゲット組立体のスパッ
タリングタ−ゲット部あるいはバッキングプレ−ト部等
に付着する。そして、このような部分に付着した膜がス
パッタリング時に剥離することが、パ−ティクルの発生
原因の１つとなっている。特に、スパッタリングタ−ゲ
ット組立体に付着した膜は剥離しやすく、パ−ティクル
の発生に大きな関わりを持っていた。

【０００５】そして、ＬＳＩ半導体デバイスが高集積度
化して（４Ｍビット，16Ｍビット，64Ｍビット等）配線
幅が１μｍ以下と微細化されつつある最近の状況下で、
上記タ−ゲット組立体からのパ−ティクル発生が重大な
問題として捕らえられるようになった。即ち、パ−ティ
クルは、基板上に形成される薄膜に直接付着したり、あ
るいは一旦周囲壁ないし部品に付着，堆積した後で剥離
して薄膜上に付着し、配線の断線や短絡等といった重大
な問題を引き起こす原因となるので、電子デバイス回路
の高集積度化や微細化が進むにつれてパ−ティクル問題
は極めて重要な課題となってきたのである。

【０００６】もっとも、従来より、付着物の剥離を防止
するため定期的にスパッタリング装置内やスパッタリン
グタ−ゲット組立体のクリ−ニングは行われてきたが、
その度にスパッタリング操作の中断を必要とするので生
産性の低下を余儀なくされており、またクリ−ニング作
業自体も多大な手間を要していた。そのため、クリ−ニ
ング回数を減ずるべく、例えばスパッタリングタ−ゲッ
ト又はバッキングプレ−トの一部を Al₂Ｏ₃ やSiＣある
いはガラスビ−ズ，鉄ショット等でブラスト処理するこ
とによって表面を粗化し、これにより付着膜の剥離を防
止することも提案されている。

【０００７】例えば、特開平４−３０１０７４号公報
は、タ−ゲット表面とそのバッキングプレ−トのスパッ
タリング雰囲気にさらされる表面の少なくとも一部を、
飛散する粒子を補足し得る程度に粗面化すべくガラスビ
−ズ，鉄粒子等によりブラスト処理することを提唱して
いる。また、特開平６−２０７２６８号公報は、窒化チ
タン化合物系スパッタリングタ−ゲットにおけるパ−テ
ィクル抑制策の１つとして、タ−ゲットのスパッタリン
グ面の外周部をアルミナビ−ズを使用してブラスト処理
し、表面粗さＲmax を１０〜１０００μｍとすることを
提唱している。

【０００８】しかしながら、実際には上記提案に従って
ブラスト処理を施されたスパッタリングタ−ゲットであ
っても付着物の剥離を十分に抑えることができず、パ−
ティクル発生の抑制効果は満足できるものではなかっ
た。その上、 Al₂Ｏ₃ やSiＣ等のブラスト材は一般に破
砕された塊状もしくは針状といった形状をなしているの
で、ブラスト処理によってこれらがスパッタリングタ−
ゲットないしバッキングプレ−トに食い込みやすく、こ
れら残存するブラスト材の影響でマイクロア−キングが
生じるという新たな問題が指摘された。

【０００９】このようなことから、本発明が目的とした
のは、スパッタリング時における付着膜の剥離を効果的
に防止してパ−ティクル発生を抑えることができ、かつ
マイクロア−キングを生じる等といった問題を伴うこと
のないスパッタリングタ−ゲット組立体を提供すること
であった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく鋭意研究を行った結果、次のような知見が
得られた。即ち、まず使用途中のスパッタリングタ−ゲ
ット組立体を取り出してなされた仔細な検討により、ス
パッタリングタ−ゲット組立体の各部位の中でも特に
“スパッタリングタ−ゲット部側面”及び“バッキング
プレ−ト部側面”における付着物は他の部位の付着物に
比べると膜厚が薄くて付着力も小さく、そのため“表面
粗さが過度に粗い面”や“表面粗さに対して粗さの山や
谷の間隔が過度に狭い面（即ち表面に鋭いエッジを有す
る凹凸面）”では付着物が均一に付着せず、途切れた
り、一部の表面に集中的に付着したりして剥離を生じや
すいことが明らかとなった。

【００１１】そして、スパッタリングタ−ゲット組立体
から上述の如き不都合な状態の表面を無くするのに球状
のブラスト材を用いて表面のブラスト処理を行うことが
有効であり、この処理によって“中心線平均粗さ（Ｒ
a)",“表面粗さ曲線の平均山間隔（Sm値）”及び“ブラ
スト材による打痕直径”が特定の範囲内に入るように表
面調整を行うことが、パ−ティクル発生の原因となる
“スパッタリング時に付着する不本意な膜の剥離”を防
止する上で極めて効果的なことが分かった。

【００１２】しかも、“球状のブラスト材”を用いてス
パッタリングタ−ゲット組立体表面のブラスト処理を行
うことで、ブラスト材のスパッタリングタ−ゲット部や
バッキングプレ−ト部への食い込みによる残存が殆ど無
くなり、マイクロア−キングの問題が生じないことも確
認された。

【００１３】本発明は、上記知見事項等に基づいてなさ
れたものであって、「スパッタリングタ−ゲット部及び
バッキングプレ−ト部の少なくとも側面が直径 500μｍ
以下の球面状くぼみの集合体で構成される粗面とされ、
かつ該粗面の中心線平均粗さＲa が 1.0〜10.0μｍで、
表面粗さ曲線の平均山間隔（Sm値）が10.0μｍ以上に調
整されて成る、 パ−ティクル発生の少ないスパッタリン
グタ−ゲット組立体」を提供するものであり、更には、
「スパッタリングタ−ゲット部及びバッキングプレ−ト
部の少なくとも側面を直径 500μｍ以下の球状ブラスト
材にてブラスト処理し粗面化することを特徴とした、 前
記パ−ティクル発生の少ないスパッタリングタ−ゲット
組立体の製造方法」をも提供するものである。

【００１４】上述の如く、本発明に係るスパッタリング
タ−ゲット組立体では、スパッタリングタ−ゲット部及
びバッキングプレ−ト部の少なくとも側面が直径 500μ
ｍ以下の球面状くぼみの集合体で構成される粗面とされ
る。このように、スパッタリングタ−ゲット部及びバッ
キングプレ−ト部の少なくとも側面を“粗面”とする理
由は、スパッタリングタ−ゲット組立体の中でもスパッ
タリングタ−ゲット部及びバッキングプレ−ト部におけ
る付着物が他の部位の付着物に比べて膜厚が薄く付着力
も小さいために剥離しやすいので、この部位に付着する
付着物の付着力を高めることによりスパッタリングタ−
ゲット組立体からの付着物剥離を総体的に抑えることに
ある。

【００１５】そして、上記粗面を「直径 500μｍ以下の
球面状くぼみの集合体で構成される粗面」に特定したの
は、くぼみの形態が球面状でなかったり、球面状くぼみ
の直径が 500μｍよりも大きかったりすると、付着物の
剥離防止効果が劣るためである。なお、くぼみの直径が
500μｍよりも大きいと付着物の剥離防止効果が劣る理
由は、粗面の凹凸がなだらかになり過ぎて平面と近似し
た特性を呈するようになるためと考えられる。

【００１６】また、本発明に係るスパッタリングタ−ゲ
ット組立体では、上記粗面化部は中心線平均粗さＲa が
1.0 〜10.0μｍの範囲に調整される。これは、粗面化部
の中心線平均粗さＲa を1.0 〜10.0μｍの範囲に調整し
た場合に付着物の剥離が極小となり、パ−ティクル発生
を抑え得るためである。

【００１７】更に、本発明に係るスパッタリングタ−ゲ
ット組立体では、上記粗面化部は表面粗さ曲線の平均山
間隔（Sm値）が10.0μｍ以上となるように調整される。
なお、「表面粗さ曲線の平均山間隔（Sm値）」とは周知
のように "表面粗さ曲線の平均線" を横切って表面粗さ
曲線が山から谷へ向かう点から次の山から谷へ向かう横
断点までの間隔の平均値をある測定長Ｌの範囲で求めた
値であり、このSm値が大きいほど山と谷の起伏数が少な
いことになるが、該Sm値も付着物の剥離防止に大きく影
響する。しかるに、この表面粗さ曲線の平均山間隔（Sm
値）が10.0μｍ以上となるように粗面の調整を行うこと
で、付着物の剥離は極めて少なくなり、パ−ティクル発
生を抑えることができる。

【００１８】つまり、上記Sm値が特に10.0μｍ以上の領
域となるように調整され、かつ球状のブラスト材の衝突
により形成される球面状のくぼみの直径が 500μｍ以下
に調整された場合に、中心線平均粗さＲa の調整と相ま
って付着物の剥離が著しく減少するのである。

【００１９】このような粗面は、直径 500μｍ以下の球
状ブラスト材を用いてスパッタリングタ−ゲット組立体
の所望表面をブラスト処理することによって形成するこ
とができる。ブラスト材を球状としたことでブラスト材
がスパッタリングタ−ゲット部やバッキングプレ−ト部
へ食い込んで残存することは殆ど無くなり、また該球状
ブラスト材の直径を 500μｍ以下に規制したことによっ
て、スパッタリングタ−ゲット組立体の所望表面に形成
する粗面を先に説明した“直径 500μｍ以下の球面状く
ぼみの集合体で構成される粗面”とすることが容易とな
る上、中心線平均粗さＲa 及び表面粗さ曲線の平均山間
隔（Sm値）を前記範囲に安定して収めることも容易化す
る。

【００２０】なお、本発明法で使用するブラスト材は球
状であるのでスパッタリングタ−ゲット部あるいはバッ
キングプレ−ト部への食い込みによる残存は殆どなく、
ブラスト処理後のスパッタリングタ−ゲット組立体にマ
イクロア−キングが生じる懸念も殆どない。ところで、
形成される薄膜へのコンタミネ−ション防止の観点か
ら、使用されるブラスト材はNa，Ｋ，Fe等の不純物成分
の少ない高純度のものが望ましい。また、ブラスト材の
破損による塊状粒の発生を避けるため、ブラスト材の材
質は強固なものが望ましく、具体的にはジルコニア等の
強固なセラミックス材料を用いるのが好ましい。

【００２１】本発明に係るスパッタリングタ−ゲット組
立体において、スパッタリングタ−ゲット部側面及びバ
ッキングプレ−ト部側面以外の部分の表面状態について
は、ウエハ上の成膜物の汚染防止の観点からエロ−ジョ
ン部が粗面化されることは好ましくないが、汚染のおそ
れが無い非エロ−ジョン部についてはスパッタリングタ
−ゲット部側面及びバッキングプレ−ト部側面と同様に
粗面化するのが好ましい。

【００２２】さて、図１は、スパッタリングタ−ゲット
部１とバッキングプレ−ト部２とから構成されるスパッ
タリングタ−ゲット組立体の模式図を示すものであり、
スパッタリングタ−ゲット面がエロ−ジョンを受けた状
態を示している。本発明においては、少なくともスパッ
タリングタ−ゲット部１の側面１′及びバッキングプレ
−ト部２の側面２′の表面状態が前述した特定の粗面に
調整されるが、スパッタリングタ−ゲット中央部及び周
辺部に非エロ−ジョン領域が存在する場合は、この領域
をスパッタリングタ−ゲット部１の側面１′及びバッキ
ングプレ−ト部２の側面２′と同様の粗面としても良
い。

【００２３】なお、本発明ではスパッタリングタ−ゲッ
ト及びバッキングプレ−トの材質を特に規定するもので
はないが、タ−ゲットの材質例としてはTi，TiＮ，Al，
Al合金，Ｗ，Ta，Mo，Co，MoSi₂ ，ＷSi₂ ，TiSi₂ ，Si
等を挙げることができ、一方バッキングプレ−トの材質
例としてはCu，Al，Al合金，Ti等を挙げることができ
る。

【００２４】また、ブラスト処理によって得られる表面
性状はブラストマシンの型式，ブラスト材質，圧力，時
間等により変わるが、本発明においては、所望の表面性
状を有するスパッタリングタ−ゲット組立体が得られる
ようにこれら条件を適宜選択する。

【００２５】続いて、本発明を実施例により比較例と対
比しながら説明する。

【実施例】高純度Ti製のスパッタリングタ−ゲット（直
径 300mm×厚さ6.35mm）を銅製バッキングプレ−ト（直
径 348mm×厚さ21.0mm）に接合し、このスパッタリング
タ−ゲット組立体の側面を ブラスト材 ：球状のジルコニア粉末（最大粒径 300μ
ｍ）， ブラスト圧力：５kg/cm²， ブラスト時間：１０min なる条件でブラスト処理し、スパッタリングタ−ゲット
部側面については表面粗さＲa が 3.5μｍ，Sm値が25.7
μｍで、バッキングプレ−ト部側面については表面粗さ
Ｒa が 8.1μｍ，Sm値が15.1μｍであり、かつスパッタ
リングタ−ゲット部側面及びバッキングプレ−ト部側面
の球面状くぼみの最大直径が１２０μｍの「本発明に係
るスパッタリングタ−ゲット組立体（本発明品）」を得
た。

【００２６】一方、前記と同じ材質，寸法のスパッタリ
ングタ−ゲットを前記と同じ材質，寸法のバッキングプ
レ−トに接合し、このスパッタリングタ−ゲット組立体
の側面を ブラスト材 ：アルミナビ−ズ（最大粒径2000μｍ）， ブラスト圧力：８kg/cm²， ブラスト時間：１０min なる条件でブラスト処理し、スパッタリングタ−ゲット
部側面については表面粗さＲa が 0.5μｍ，Sm値が 8.0
μｍで、バッキングプレ−ト部側面については表面粗さ
Ｒa が 1.5μｍ，Sm値が14.1μｍであり、かつスパッタ
リングタ−ゲット部側面及びバッキングプレ−ト部側面
の球面状くぼみの最大直径が５５０μｍの「比較例に係
るスパッタリングタ−ゲット組立体（比較品）」を得
た。

【００２７】次に、これらのスパッタリングタ−ゲット
組立体をＤＣマグネトロンスパッタ装置にセットしてス
パッタリングを行い、Siウエハ上にTi膜の成膜を行っ
た。その結果、「本発明品」を使用した場合には、マイ
クロア−キングを生じることがなく、またスパッタリン
グタ−ゲット部側面あるいはバッキングプレ−ト部側面
を含むスパッタリングタ−ゲット組立体からの成膜物の
剥離も生じずに成膜作業を終了することができ、Siウエ
ハ上に成膜されたTi膜にパ−ティクルの付着は殆ど認め
られないという良好な結果を得た。

【００２８】これに対して、「比較品」を使用した場合
には、マイクロア−キングやバッキングプレ−ト部側面
からの成膜物の剥離は認められなかったものの、スパッ
タリングタ−ゲット部側面上の成膜物の剥離が生じ、Si
ウエハ上に成膜されたTi膜にパ−ティクルの付着が認め
られた。

【００２９】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、スパッタリング時に付着膜が剥離してパ−ティクル
発生の原因となることがなく、またマイクロア−キング
等の不都合を生じることもないスパッタリングタ−ゲッ
ト組立体を提供することができ、品質の良好な薄膜の安
定製造が可能となるなど、産業上有用な効果がもたらさ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スパッタリングタ−ゲットとバッキングプレ−
トを接合したスパッタリングタ−ゲット組立体の模式図
である。

【符号の説明】

１ スパッタリングタ−ゲット部 １′スパッタリングタ−ゲット部の側面 ２ バッキングプレ−ト部 ２′バッキングプレ−ト部の側面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スパッタリングタ−ゲット部及びバッキ
   ングプレ−ト部の少なくとも側面が直径 500μｍ以下の
   球面状くぼみの集合体で構成される粗面とされ、かつ該
   粗面は中心線平均粗さＲa が 1.0〜10.0μｍで、表面粗
   さ曲線の平均山間隔（Sm値）が10.0μｍ以上に調整され
   て成ることを特徴するスパッタリングタ−ゲット組立
   体。
2. 【請求項２】 スパッタリングタ−ゲット部及びバッキ
   ングプレ−ト部の少なくとも側面を直径が 500μｍ以下
   の球状ブラスト材にてブラスト処理し粗面化することを
   特徴とする、請求項１に記載のスパッタリングタ−ゲッ
   ト組立体の製造方法。