JP2001316808A - Sputtering target - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[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に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a sputtering target used for forming a wiring film, an electrode, an element constituting film and the like of various electronic parts.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体素子や液晶表示素子などに代表さ
れる電子部品を作製するにあたって、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、
Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕなど
の各種金属元素の単体（単体金属）、合金、金属化合物
からなる薄膜が、配線、電極、素子構成膜などとして用
いられている。このような金属や金属化合物からなる薄
膜の形成には、一般的にスパッタリング法が多用されて
いる。2. Description of the Related Art In manufacturing electronic components such as semiconductor devices and liquid crystal display devices, Mo, W, Ta,
Thin films composed of simple substances (simple metals), alloys, and metal compounds of various metal elements such as Ti, Cr, Nd, Ni, Co, Pt, Al, and Cu are used as wirings, electrodes, element constituent films, and the like. In general, a sputtering method is often used for forming such a thin film made of a metal or a metal compound.
【０００３】例えば、ＴＦＴをスイッチング素子として
用いたアクティブマトリックスタイプの液晶表示素子で
は、各種の配線にＭｏ−Ｗ合金膜やＭｏ−Ｔａ合金膜の
ような高融点金属の薄膜が使用されている。このような
合金薄膜を配線として使用する場合、合金インゴットを
ターゲット形状に加工したターゲット、あるいは合金粉
末をターゲット形状に焼結させた焼結ターゲットなどを
用いて、スパッタリング法により合金薄膜を成膜してい
る。For example, in an active matrix type liquid crystal display device using a TFT as a switching element, a thin film of a high melting point metal such as a Mo—W alloy film or a Mo—Ta alloy film is used for various wirings. When such an alloy thin film is used as a wiring, an alloy thin film is formed by sputtering using a target obtained by processing an alloy ingot into a target shape or a sintered target obtained by sintering an alloy powder into a target shape. ing.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなスパッタリングターゲットは、通常、スパッタ面を
旋盤やロータリー研削などで仕上げ加工して使用してい
る。このような従来のスパッタ面の仕上げ加工では、砥
石の脱落などにより表面に加工傷（スクラッチ）が発生
しやすく、そのような傷がスパッタ膜の品質に悪影響を
及ぼすことが問題となっている。By the way, the sputtering target as described above is usually used after finishing the sputtered surface with a lathe or rotary grinding. In such conventional finishing of the sputtered surface, a processing flaw (scratch) is likely to be generated on the surface due to the removal of the grindstone or the like, and such a flaw adversely affects the quality of the sputtered film.
【０００５】すなわち、従来のスパッタ面の仕上げ加工
（旋盤やロータリー研削などを適用）では、深さが10μ
m前後の傷（凹状の欠陥）が50μm程度の間隔で発生する
ことが多い。スパッタリングターゲットのスパッタ面
に、上記したような比較的狭い間隔で10μm前後の傷が
存在していると、言い換えると間隔の狭い凹凸（突起や
傷）が存在していると、スパッタ成膜時に異常放電が発
生し、この異常放電により凸部の先端などが塊状の異物
として脱落する、いわゆるスプラッシュ現象が生じやす
いという問題がある。スプラッシュ現象は、例えば塊状
の異物がスパッタ膜中に混入する原因となっており、こ
れにより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ている。That is, in the conventional finish processing of a sputtered surface (using a lathe or rotary grinding, etc.), the depth is 10 μm.
Scratches of about m (concave defects) often occur at intervals of about 50 μm. If the sputter surface of the sputtering target has flaws of about 10 μm at relatively narrow intervals as described above, in other words, if there are irregularities (projections and scratches) with a narrow interval, abnormalities occur during sputter deposition. Discharge occurs, and this abnormal discharge causes a problem that a so-called splash phenomenon is apt to occur, in which a tip of a convex portion or the like drops off as a massive foreign substance. The splash phenomenon causes, for example, a lump of contaminants to enter the sputtered film, thereby reducing the production yield of electronic components such as semiconductor elements and liquid crystal display elements.
【０００６】また、スプラッシュ現象は塊状の異物に限
らず、通常サイズのダストの発生要因にもなっており、
通常のダストも当然ながら半導体素子や液晶表示素子な
どの製造歩留りの低下原因となっている。従って、半導
体素子や液晶表示素子などに代表される電子部品の製造
歩留りを向上させる上で、スプラッシュ現象などに基づ
く塊状の異物を含めて、ダストの発生を抑制することが
急務とされている。[0006] The splash phenomenon is not limited to lump-like foreign matter, but also causes dust of a normal size.
Ordinary dust naturally causes a reduction in the production yield of semiconductor devices and liquid crystal display devices. Therefore, in order to improve the production yield of electronic components typified by a semiconductor element and a liquid crystal display element, it is urgently necessary to suppress generation of dust including lump-shaped foreign matters based on a splash phenomenon or the like.
【０００７】特に、最近の半導体素子においては、64
M、256M、1Gというような集積度を達成するために、0.3
μm以下、さらには0.18μm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、例えば直径0.2
μm程度の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異常
放電を抑制することが強く求められている。In particular, in recent semiconductor devices, 64
To achieve M, 256M, 1G integration, 0.3
Wiring widths of less than μm and even 0.18 μm are required, and some of them are being put to practical use. In such a narrowed high-density wiring, for example, a diameter of 0.2
Even if ultra-fine particles of about μm are mixed, wiring defects may be caused. Therefore, it is necessary to greatly reduce the amount of dust generated in order to increase the production yield of highly integrated semiconductor elements. Therefore, it is strongly required to suppress abnormal discharge which is a cause of dust generation.
【０００８】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、スパッタ成膜時にターゲットのスパッ
タ面で生じる異常放電を抑制し、これに基づいてダスト
の発生、特にスプラッシュ現象に基づく塊状の異物の発
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
トを提供することを目的としている。The present invention has been made to address such a problem, and suppresses abnormal discharge generated on a sputtered surface of a target at the time of film formation by sputtering. It is an object of the present invention to provide a sputtering target capable of reducing generation of foreign substances.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明のスパッタリング
ターゲットは、請求項１に記載したように、表面粗さが
Ｒyで10μm以下のスパッタ面を有することを特徴として
いる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a sputtering target having a sputtered surface having a surface roughness Ry of 10 μm or less.
【００１０】このように、本発明のスパッタリングター
ゲットにおいては、スパッタ面の表面粗さをＲyで10μm
以下としている。このようなスパッタ面は、例えばター
ゲットを加工する際に、スパッタ面を平面研削で仕上げ
加工することで再現性よく得ることができる。スパッタ
面の表面粗さを最大高さＲyで10μm以下とすることによ
って、スパッタ面に存在する比較的大きな凹凸に起因す
る異常放電の発生を抑制することが可能となる。As described above, in the sputtering target of the present invention, the surface roughness of the sputtering surface is 10 μm in Ry.
It is as follows. Such a sputtered surface can be obtained with good reproducibility by finishing the sputtered surface by surface grinding when processing a target, for example. By setting the surface roughness of the sputter surface to a maximum height Ry of 10 μm or less, it is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge due to relatively large irregularities existing on the sputter surface.
【００１１】従って、異常放電に伴うスプラッシュ現
象、さらにはスプラッシュ現象に基づくスパッタ膜中へ
の塊状の異物の混入を防ぐことができる。また、異常放
電の抑制は、塊状の異物に限らず、微細なダスト（例え
ば直径0.2μm以下程度の微小パーティクル）の発生防止
に対しても効果を発揮する。これらによって、スパッタ
膜の品質を大幅に高めることができ、ひいてはそのよう
なスパッタ膜を配線膜、電極、素子構成膜などとして用
いた電子部品の製造歩留りの向上を図ることが可能とな
る。Therefore, it is possible to prevent the splash phenomenon caused by the abnormal discharge, and further prevent the lump-like foreign matter from being mixed into the sputtered film due to the splash phenomenon. In addition, the suppression of abnormal discharge is effective not only for preventing lump-like foreign matter but also for preventing generation of fine dust (for example, fine particles having a diameter of about 0.2 μm or less). As a result, the quality of the sputtered film can be greatly improved, and the production yield of electronic components using such a sputtered film as a wiring film, an electrode, an element constituent film, or the like can be improved.
【００１２】本発明のスパッタリングターゲットは、さ
らに請求項２に記載したように、スパッタ面の表面粗さ
が上記したＲyの規定に加えて、Ｒaで1μm以下であるこ
とが好ましい。また、請求項３に記載したように、スパ
ッタ面に存在する深さ5μm以上の凹部の幅が、粗さ曲線
の局部山頂の間隔として70μm以上であることがさらに
好ましい。In the sputtering target of the present invention, the surface roughness of the sputtering surface is preferably 1 μm or less in Ra in addition to the above-mentioned definition of Ry. Further, as described in claim 3, the width of the concave portion having a depth of 5 μm or more existing on the sputtering surface is more preferably 70 μm or more as the interval between local peaks of the roughness curve.
【００１３】本発明のスパッタリングターゲットは、請
求項５に記載したように、例えばＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔ
ｉ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、ＡｌおよびＣｕ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ターゲットに対して適用さ
れる。さらに、請求項６に記載したように、ビッカース
硬さでHv100以上の硬度を有する金属材料または化合物
材料からなるターゲットに対して特に有効である。The sputtering target of the present invention is, for example, Mo, W, Ta, T
The present invention is applied to a target of a simple substance of a metal element selected from i, Cr, Nd, Ni, Co, Pt, Al and Cu, or an alloy or a compound containing the metal element. Furthermore, as described in claim 6, the present invention is particularly effective for a target made of a metal material or a compound material having a Vickers hardness of Hv 100 or more.
【００１４】[0014]
【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。Embodiments of the present invention will be described below.
【００１５】本発明のスパッタリングターゲットは、タ
ーゲット本体の表面、すなわちスパッタ面の表面粗さを
最大高さＲyで10μm以下としたものである。ここで、最
大高さＲyはJIS B0601-1994の規定に基づくものであ
り、具体的には接触式表面粗さ計により測定されるもの
である。In the sputtering target of the present invention, the surface roughness of the surface of the target body, that is, the sputtering surface is set to a maximum height Ry of 10 μm or less. Here, the maximum height Ry is based on the provisions of JIS B0601-1994, and is specifically measured by a contact type surface roughness meter.
【００１６】本発明のスパッタリングターゲットは、種
々の金属材料や化合物材料などに対して適用可能であ
る。ターゲットの構成材料としては、例えばＭｏ、Ｗ、
Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ａｌおよ
びＣｕ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。The sputtering target of the present invention can be applied to various metal materials and compound materials. As a constituent material of the target, for example, Mo, W,
Examples include a simple substance of a metal element selected from Ta, Ti, Cr, Nd, Ni, Co, Pt, Al and Cu, or an alloy or a compound containing the above-described metal element.
【００１７】上記したように、スパッタ面の表面粗さを
最大高さＲyで10μm以下とすることによって、スパッタ
膜中への異物の混入を大幅に抑制することが可能とな
る。すなわち、従来のスパッタリングターゲットにおけ
る異物の発生、特に塊状の異物の発生は、スパッタ面の
比較的大きな凹凸の存在に基づいて異常放電が生じ、こ
の異常放電により凸部先端が脱落する現象（スプラッシ
ュ現象）に起因する。従って、異常放電を生じさせるよ
うな大きな凹凸を除去することによって、異常放電並び
にそれに伴うスプラッシュ現象の発生を大幅に抑制する
ことが可能となる。このようなスプラッシュ現象の抑制
効果は、スパッタ面の表面粗さを最大高さＲyで10μm以
下とすることで顕著に得ることができる。スパッタ面の
最大高さＲyは7μm以下とすることがより好ましく、さ
らには3μm以下とすることが望ましい。As described above, by setting the surface roughness of the sputtered surface to a maximum height Ry of 10 μm or less, it is possible to greatly suppress the entry of foreign matter into the sputtered film. That is, the generation of foreign matter in the conventional sputtering target, particularly the generation of massive foreign matter, causes an abnormal discharge based on the presence of relatively large irregularities on the sputtered surface, and the abnormal discharge causes the tip of the convex portion to fall off (splash phenomenon). )caused by. Therefore, by removing large irregularities that cause an abnormal discharge, it is possible to greatly suppress the occurrence of the abnormal discharge and the accompanying splash phenomenon. Such an effect of suppressing the splash phenomenon can be remarkably obtained by setting the surface roughness of the sputtered surface to a maximum height Ry of 10 μm or less. The maximum height Ry of the sputtering surface is more preferably 7 μm or less, and further preferably 3 μm or less.
【００１８】上述したように、スパッタ面の表面粗さを
最大高さＲyで10μm以下、さらには7μm以下とすること
によって、スプラッシュ現象に起因するスパッタ膜中へ
の塊状の異物の混入を防ぐことができる。また、異常放
電の抑制は、塊状の異物（例えば直径0.3μm以上の粒
子）に限らず、微細なダスト（例えば直径0.2μm以下程
度の微小パーティクル）の発生防止に対しても効果を発
揮する。これらによって、スパッタ膜の品質を大幅に高
めることが可能となる。As described above, by setting the surface roughness of the sputtered surface to a maximum height Ry of 10 μm or less, or even 7 μm or less, it is possible to prevent a lump of foreign matter from entering the sputtered film due to the splash phenomenon. Can be. In addition, the suppression of abnormal discharge is effective not only for preventing lump-like foreign matter (for example, particles having a diameter of 0.3 μm or more) but also for preventing generation of fine dust (for example, fine particles having a diameter of about 0.2 μm or less). As a result, the quality of the sputtered film can be significantly improved.
【００１９】本発明のスパッタリングターゲットにおけ
るスパッタ面の表面粗さは、さらにJIS B0601-1994で規
定する算術平均粗さＲaで表した場合に1μm以下とする
ことが好ましい。スパッタ面の算術平均粗さＲaが1μm
を超えると、スパッタ面の凹凸により選択的にスパッタ
が進む領域とそうでない領域が生じ、一般にノジュール
と呼ばれる突起が発生しやすくなり、スプラッシュの原
因となる。スパッタ面の算術平均粗さＲaは0.8μm以下
とすることがより好ましく、さらには0.4μm以下とする
ことが望ましい。算術平均粗さＲaはJIS B0601-1994に
基づいて、接触式表面粗さ計により測定されるものであ
る。The surface roughness of the sputtering surface of the sputtering target of the present invention is preferably 1 μm or less when expressed by the arithmetic average roughness Ra specified in JIS B0601-1994. Arithmetic average roughness Ra of sputter surface is 1μm
If the surface roughness exceeds, a region where the sputtering proceeds selectively and a region where the sputtering does not proceed due to the unevenness of the sputtering surface are generated, and a projection generally called a nodule is likely to occur, which causes a splash. The arithmetic average roughness Ra of the sputtered surface is more preferably 0.8 μm or less, and further preferably 0.4 μm or less. The arithmetic average roughness Ra is measured by a contact type surface roughness meter based on JIS B0601-1994.
【００２０】また、上述した異常放電は隣り合う凸部間
で発生しやすいことから、スパッタ面に存在する深さ5
μm以上の凹部の幅を、粗さ曲線の局部山頂の間隔とし
て70μm以上とすることが好ましい。粗さ曲線の局部山
頂の間隔はJIS B0601-1994に基づくものであり、具体的
には接触式表面粗さ計により測定された粗さ曲線から求
められるものである。Further, since the above-mentioned abnormal discharge is apt to occur between adjacent convex portions, a depth 5
It is preferable that the width of the concave portion of not less than 70 μm is 70 μm or more as the interval between the local peaks of the roughness curve. The interval between the local peaks of the roughness curve is based on JIS B0601-1994, and is specifically determined from a roughness curve measured by a contact type surface roughness meter.
【００２１】ここで、図１に本発明のスパッタリングタ
ーゲットにおけるスパッタ面の粗さ曲線の代表的な例を
示す。また、図２は従来のスパッタリングターゲットに
おけるスパッタ面の粗さ曲線の代表例である。図２に示
すように、深さが5μm以上というような凹部の幅が狭い
と、この凹部の両端部に位置する凸部間で異常放電が生
じやすくなる。Here, FIG. 1 shows a typical example of a roughness curve of a sputtering surface in the sputtering target of the present invention. FIG. 2 is a typical example of a roughness curve of a sputtered surface in a conventional sputtering target. As shown in FIG. 2, when the width of the concave portion is 5 μm or more, the abnormal discharge easily occurs between the convex portions located at both ends of the concave portion.
【００２２】これに対して、図１に示すように、深さ5
μm以上の凹部の幅を広げることによって、異常放電の
発生をより安定して防ぐことが可能となる。このような
ことから、深さ5μm以上の凹部の幅は粗さ曲線の局部山
頂の間隔として70μm以上とすることが好ましい。ここ
で言う深さ5μm以上の凹部は、スパッタ面の表面粗さを
最大高さＲyで10μm以下としているため、深さ5μm以上
10μm以下の凹部のことである。また、深さが5μm未満
というような浅い凹部は、異常放電の起点になりにくい
ことから、本発明では深さ5μm以上10μm以下の凹部の
幅を70μm以上と規定している。On the other hand, as shown in FIG.
By increasing the width of the concave portion of μm or more, it is possible to more stably prevent occurrence of abnormal discharge. For this reason, the width of the concave portion having a depth of 5 μm or more is preferably set to 70 μm or more as the interval between local peaks of the roughness curve. The concave portion having a depth of 5 μm or more referred to here has a maximum height Ry of 10 μm or less in the surface roughness of the sputtered surface.
A recess of 10 μm or less. In addition, since a shallow recess having a depth of less than 5 μm is unlikely to be a starting point of abnormal discharge, the width of a recess having a depth of 5 μm or more and 10 μm or less is defined as 70 μm or more in the present invention.
【００２３】なお、本発明で規定するスパッタ面の表面
粗さは、スパッタリングターゲットのスパッタ面の各表
面粗さ、すなわち最大高さＲy、算術平均粗さＲa、深さ
5μm以上の凹部の幅を、それぞれ次の方法で測定した値
を示すものとする。すなわち、図３に示すように、例え
ば円板状ターゲットの中心部（位置１）と、中心部を通
り円周を分割した4本の直線上の外周近傍位置（位置２
〜９）およびその1/2の距離の位置（位置１０〜１７）
とから、それぞれ長さ10mm、幅10mmの試験片を採取し、
これら17点の試験片のスパッタ面の各表面粗さを測定
し、これら各測定値をそれぞれ平均した値を示すものと
する。The surface roughness of the sputter surface specified in the present invention refers to the surface roughness of the sputter surface of the sputtering target, that is, the maximum height Ry, the arithmetic average roughness Ra, and the depth.
The width of the concave portion of 5 μm or more indicates a value measured by the following method. That is, as shown in FIG. 3, for example, the center (position 1) of the disk-shaped target and the positions near the outer periphery on four straight lines passing through the center and dividing the circumference (position 2)
To 9) and half the distance (positions 10 to 17)
From each, a test piece of 10 mm in length and 10 mm in width was collected,
The surface roughness of the sputtered surface of these 17 test pieces was measured, and the measured values were averaged.
【００２４】上述したような表面粗さを有するスパッタ
面、言い換えると平滑なスパッタ面は、例えばスパッタ
面の仕上げ加工として平面研削を適用することにより再
現性よく得ることができる。すなわち、まず溶解法や粉
末冶金法などによりターゲット素材を作製する。このタ
ーゲット素材を所望の寸法に機械加工した後、スパッタ
面を平面研削により仕上げる。スパッタ面の平面研削
は、例えば横軸平面研削盤を用いて実施される。このよ
うな平面研削によれば、上述したような各表面粗さ規定
を満足するスパッタ面を再現性よく得ることができる。A sputtered surface having the above-described surface roughness, in other words, a smooth sputtered surface can be obtained with good reproducibility, for example, by applying surface grinding as finish processing of the sputtered surface. That is, first, a target material is prepared by a melting method, a powder metallurgy method, or the like. After machining this target material to desired dimensions, the sputtered surface is finished by surface grinding. The surface grinding of the sputter surface is performed using, for example, a horizontal axis surface grinding machine. According to such surface grinding, a sputtered surface that satisfies the respective surface roughness specifications as described above can be obtained with good reproducibility.
【００２５】本発明のスパッタリングターゲットは、例
えばＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｐｔ、ＡｌおよびＣｕから選ばれる金属元素の単体、も
しくはこれらの金属元素を含む合金や化合物からなるも
のである。表面粗さの規定は上記したような種々のスパ
ッタリングターゲットに対して有効であるものの、特に
ビッカース硬さでHv100以上の硬度を有するスパッタリ
ングターゲットに対してより一層効果的である。The sputtering target of the present invention is, for example, Mo, W, Ta, Ti, Cr, Nd, Ni, Co,
It is composed of a simple substance of a metal element selected from Pt, Al and Cu, or an alloy or a compound containing these metal elements. Although the definition of the surface roughness is effective for various sputtering targets as described above, it is particularly more effective for a sputtering target having a Vickers hardness of Hv 100 or more.
【００２６】すなわち、上述したような高硬度のスパッ
タリングターゲットでは、スパッタ面の加工に前述した
ような従来の仕上げ加工、例えば旋盤やロータリー研削
などを適用した場合に、深くかつ幅が狭い傷（凹部）が
狭ピッチで生じやすく、異物の原因となる異常放電が発
生しやすくなる。このような高硬度のスパッタリングタ
ーゲットのスパッタ面を仕上げ加工する際に、上述した
ような平面研削を適用することによって、本発明で規定
する表面粗さを満足するスパッタ面をより容易に得るこ
とができる。That is, in the case of the sputtering target having a high hardness as described above, when the conventional finishing processing as described above, for example, a lathe or rotary grinding, is applied to the processing of the sputtering surface, a scratch having a deep and narrow width (a concave portion) is formed. ) Is likely to occur at a narrow pitch, and abnormal discharge which causes foreign matter is likely to occur. When finishing the sputter surface of such a high-hardness sputtering target, by applying the above-mentioned surface grinding, it is possible to more easily obtain a sputter surface satisfying the surface roughness specified in the present invention. it can.
【００２７】このような理由から、本発明はビッカース
硬さでHv100以上の硬度を有するスパッタリングターゲ
ットに対してより有効に作用するものである。このよう
な硬度を有するターゲット材料の具体例としては、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＡｌおよびＣｕから
選ばれる金属元素の単体、もしくはこれら金属元素を含
む合金またはケイ化物が挙げられる。特に、Ｍｏ−Ｔａ
合金のような高硬度合金からなるスパッタリングターゲ
ットに対して、本発明は特に効果的である。さらに、縦
および横の長さが500mm以上の大型スパッタリングター
ゲットのように、一般的に用いられる旋盤加工が行いに
くいターゲットに対して有効である。For the above reasons, the present invention works more effectively on a sputtering target having a Vickers hardness of Hv 100 or more. Specific examples of the target material having such hardness include M
A simple element of a metal element selected from o, W, Ta, Ti, Ni, Co, Al and Cu, or an alloy or a silicide containing these metal elements is exemplified. In particular, Mo-Ta
The present invention is particularly effective for a sputtering target made of a high-hardness alloy such as an alloy. Further, the present invention is effective for a target that is generally difficult to perform lathing, such as a large sputtering target having a vertical and horizontal length of 500 mm or more.
【００２８】上述したように、本発明のスパッタリング
ターゲットは、異常放電の原因となるスパッタ面の凹凸
（突起や傷）を減少させ、スパッタ面の表面粗さを最大
高さＲyで10μm以下、また算術平均粗さＲaで1μm以下
としており、さらには深さ5μm以上の凹部の幅を粗さ曲
線の局部山頂の間隔として70μm以上としているため、
異常放電に起因する塊状の異物（例えば直径0.3μm以上
の粒子）がスパッタ膜中に混入することを安定して抑制
することができる。さらに、塊状の異物に限らず、微細
なダスト（例えば直径0.2μm以下程度の微小パーティク
ル）の発生も抑制することができる。As described above, the sputtering target of the present invention reduces irregularities (protrusions and scratches) on the sputter surface, which causes abnormal discharge, and reduces the surface roughness of the sputter surface to a maximum height Ry of 10 μm or less, and Since the arithmetic average roughness Ra is 1 μm or less, and the width of the concave portion having a depth of 5 μm or more is 70 μm or more as an interval between local peaks of the roughness curve,
It is possible to stably suppress a lump of foreign matter (for example, particles having a diameter of 0.3 μm or more) caused by abnormal discharge from being mixed into the sputtered film. Further, the generation of fine dust (for example, fine particles having a diameter of about 0.2 μm or less) as well as the lump-shaped foreign matter can be suppressed.
【００２９】従って、本発明のスパッタリングターゲッ
トによれば、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、このような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。Therefore, according to the sputtering target of the present invention, the quality of a sputtered film can be greatly improved. Then, a sputtered film formed by using such a sputtering target of the present invention, that is, a metal thin film or a compound thin film is used as a wiring film, an electrode, an element constituent film and the like of electronic components such as a semiconductor element and a liquid crystal display element. By doing so, it is possible to improve the production yield of electronic components.
【００３０】[0030]
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。Next, specific examples of the present invention will be described.
【００３１】実施例１ 平均粒径2〜3μmのＭｏ粉と平均粒径2〜3μmのＷ粉と
を、質量比50:50で混合し、この混合粉末をカーボンモ
ールドに充填した後、圧力29.4MPa、加熱温度1800℃、
加熱時間8hの条件下でホットプレスにより焼結した。こ
の焼結材（Ｍｏ−Ｗ合金材）を圧延加工した後、所望の
ターゲット寸法に機械加工した。Example 1 Mo powder having an average particle diameter of 2 to 3 μm and W powder having an average particle diameter of 2 to 3 μm were mixed at a mass ratio of 50:50, and the mixed powder was filled in a carbon mold. MPa, heating temperature 1800 ℃,
It was sintered by hot pressing under the condition of a heating time of 8 hours. After rolling this sintered material (Mo-W alloy material), it was machined to a desired target size.
【００３２】次に、上記したターゲット素材（Ｍｏ−Ｗ
合金材）のスパッタ面を平面研削機により仕上げ加工し
た。このスパッタ面の仕上げ加工は、具体的には横軸平
面研削盤を用い、Ａｌ2Ｏ3系セラミック砥石（粒度#6
0）を使用して、砥石周速1600m/min、素材送り速度10m/
minの条件下で実施した。Next, the above-mentioned target material (Mo-W
(Alloy material) was finished with a surface grinder. The finishing of the sputter surface is specifically performed using an Al 2 O 3 ceramic grindstone (grain size # 6) using a horizontal axis surface grinder.
0) Using the wheel speed 1600m / min, material feed speed 10m /
The test was performed under min conditions.
【００３３】上述した条件で平面研削を行ったスパッタ
面の表面粗さをTaylor-Hobson社製のForm Talysurf S4C
接触式表面粗さ計により測定した。図１はこの実施例１
によるスパッタリングターゲットのスパッタ面の表面粗
さ曲線である。スパッタ面の表面粗さは、最大高さＲy
が4.3μm、算術平均粗さＲaが0.55μmであった。また、
深さ約5μmの凹部（傷）が存在していたが、この凹部の
幅は約135μmであった。The surface roughness of the sputtered surface subjected to the surface grinding under the above-described conditions was adjusted by using Taylor-Hobson's Form Talysurf S4C.
It was measured by a contact type surface roughness meter. FIG. 1 shows the first embodiment.
4 is a surface roughness curve of a sputtering surface of a sputtering target according to the present invention. The surface roughness of the sputtered surface is the maximum height Ry
Was 4.3 μm and arithmetic mean roughness Ra was 0.55 μm. Also,
There was a concave portion (scratch) having a depth of about 5 μm, and the width of the concave portion was about 135 μm.
【００３４】このようにして得たＭｏ−Ｗ合金ターゲッ
トを、銅製バッキングプレートにろう材を用いて接合し
た後、スパッタリング装置にセットした。このようなス
パッタリング装置を用いて、ＳｉＯ2基板上に厚さ0.3μ
mのＭｏ−Ｗ合金膜を成膜した。スパッタリング条件
は、スパッタ圧0.4Pa、Ｋｒガス流量12sccm、基板温度1
50℃とした。スパッタ成膜は15枚の基板に対して順に行
い、各基板上のＭｏ−Ｗ合金膜中に存在する0.3μm以上
のパーティクル数を調べた。各基板のパーティクル数と
平均値を表２に示す。The Mo-W alloy target thus obtained was joined to a copper backing plate using a brazing material, and then set in a sputtering apparatus. Using such a sputtering apparatus, 0.3 μm thick on a SiO 2 substrate
m of Mo-W alloy film was formed. Sputtering conditions were as follows: sputtering pressure 0.4 Pa, Kr gas flow rate 12 sccm, substrate temperature 1
50 ° C. Sputter deposition was performed on 15 substrates in order, and the number of particles of 0.3 μm or more present in the Mo—W alloy film on each substrate was examined. Table 2 shows the number of particles and the average value of each substrate.
【００３５】比較例１ ターゲット素材（Ｍｏ−Ｗ合金材）のスパッタ面を縦軸
ロータリー研削機により面仕上げする以外は、実施例１
と同様にしてスパッタリングターゲット（Ｍｏ−Ｗ合金
ターゲット）を作製した。図２は比較例１によるスパッ
タリングターゲットのスパッタ面の表面粗さ曲線であ
る。スパッタ面の表面粗さは、最大高さＲyが14.2μm、
算術平均粗さＲaが0.91μmであり、また深さ約14μmで
幅が66μmの凹部（傷）が存在していた。Comparative Example 1 Example 1 was repeated except that the sputter surface of the target material (Mo-W alloy material) was surface-finished by a vertical axis rotary grinder.
A sputtering target (Mo-W alloy target) was produced in the same manner as described above. FIG. 2 is a surface roughness curve of a sputtering surface of a sputtering target according to Comparative Example 1. The surface roughness of the sputtered surface is 14.2 μm with the maximum height Ry,
Arithmetic average roughness Ra was 0.91 μm, and a concave portion (scratch) having a depth of about 14 μm and a width of 66 μm was present.
【００３６】このＭｏ−Ｗ合金ターゲットを用いて、実
施例１と同一条件下で15枚の基板に対して厚さ0.3μmの
Ｍｏ−Ｗ合金膜を成膜した。各基板上のＭｏ−Ｗ合金膜
中に存在する0.3μm以上のパーティクル数の測定結果を
表２に示す。Using this Mo—W alloy target, a 0.3 μm-thick Mo—W alloy film was formed on 15 substrates under the same conditions as in Example 1. Table 2 shows the measurement results of the number of particles of 0.3 μm or more present in the Mo—W alloy film on each substrate.
【００３７】実施例２〜４ ターゲット素材（Ｍｏ−Ｗ合金材）のスパッタ面を平面
研削する際の条件を、Ａｌ2Ｏ3系セラミック砥石（粒度
#60）、砥石周速1200m/min、素材送り速度10m/min（実
施例２）、Ａｌ2Ｏ3系セラミック砥石（粒度#60）、砥
石周速1600m/min、素材送り速度15m/min（実施例３）、
およびＡｌ2Ｏ3系セラミック砥石（粒度#46）、砥石周
速1600m/min、素材送り速度10m/min（実施例４）とする
以外は、実施例１と同様にしてスパッタリングターゲッ
ト（Ｍｏ−Ｗ合金ターゲット）をそれぞれ作製した。[0037] The conditions for surface grinding the sputtering surface of the Examples 2-4 the target material (Mo-W alloy), Al 2 O 3 based ceramic grinding wheel (grain size
# 60), whetstone peripheral speed 1200 m / min, material feed speed 10 m / min (Example 2), Al 2 O 3 ceramic whetstone (grain size # 60), whetstone peripheral speed 1600 m / min, material feed speed 15 m / min ( Example 3),
And a sputtering target (Mo-W) in the same manner as in Example 1 except that an Al 2 O 3 ceramic grindstone (grain size # 46), a grindstone peripheral speed of 1600 m / min, and a material feed speed of 10 m / min (Example 4). Alloy target).
【００３８】このようにして得た各スパッタリングター
ゲットのスパッタ面の表面粗さを、実施例１と同様にし
てそれぞれ測定した。各スパッタリングターゲットの表
面粗さの値を表１に示す。また、これら各Ｍｏ−Ｗ合金
ターゲットを用いて、実施例１と同一条件下で15枚の基
板に対して厚さ0.3μmのＭｏ−Ｗ合金膜を成膜した。各
基板上のＭｏ−Ｗ合金膜中に存在する0.3μm以上のパー
ティクル数の測定結果を表２に示す。The surface roughness of the sputtering surface of each of the sputtering targets thus obtained was measured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the value of the surface roughness of each sputtering target. Further, using these Mo-W alloy targets, a Mo-W alloy film having a thickness of 0.3 µm was formed on 15 substrates under the same conditions as in Example 1. Table 2 shows the measurement results of the number of particles of 0.3 μm or more present in the Mo—W alloy film on each substrate.
【００３９】比較例２ ターゲット素材（Ｍｏ−Ｗ合金材）のスパッタ面をフラ
イス加工により面仕上げする以外は、実施例１と同様に
してスパッタリングターゲット（Ｍｏ−Ｗ合金ターゲッ
ト）を作製した。得られたスパッタリングターゲットの
スパッタ面の表面粗さは表１に示す通りである。また、
このＭｏ−Ｗ合金ターゲットを用いて、実施例１と同一
条件下で15枚の基板に対して厚さ0.3μmのＭｏ−Ｗ合金
膜を成膜した。各基板上のＭｏ−Ｗ合金膜中に存在する
0.3μm以上のパーティクル数の測定結果を表２示す。Comparative Example 2 A sputtering target (Mo-W alloy target) was produced in the same manner as in Example 1, except that the sputter surface of the target material (Mo-W alloy material) was finished by milling. The surface roughness of the sputtering surface of the obtained sputtering target is as shown in Table 1. Also,
Using this Mo—W alloy target, a Mo—W alloy film having a thickness of 0.3 μm was formed on 15 substrates under the same conditions as in Example 1. Exists in the Mo-W alloy film on each substrate
Table 2 shows the measurement results of the number of particles of 0.3 μm or more.
【００４０】[0040]
【表１】 [Table 1]
【表２】 表２から明らかなように、実施例１〜４による各Ｍｏ−
Ｗターゲットを用いることによって、膜中に混入するパ
ーティクル数が大幅に低減することが分かる。[Table 2] As is clear from Table 2, each Mo-
It can be seen that the use of the W target significantly reduces the number of particles mixed into the film.
【００４１】[0041]
【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、スパッタ成膜時にスパッタ
面で生じる異常放電を抑制することが可能であることか
ら、異常放電に基づくダストの発生、特にスプラッシュ
現象に基づく塊状の異物の発生を大幅に低減することが
できる。従って、半導体素子や液晶表示素子などに代表
される電子部品の配線、電極、素子構成膜などとして使
用される金属薄膜や化合物薄膜の品質向上を図ることが
可能となる。As described above, according to the sputtering target of the present invention, it is possible to suppress the abnormal discharge generated on the sputtered surface during the sputter deposition, so that the generation of dust based on the abnormal discharge, particularly It is possible to greatly reduce the generation of massive foreign substances due to the splash phenomenon. Therefore, it is possible to improve the quality of metal thin films and compound thin films used as wirings, electrodes, element constituent films, and the like of electronic components typified by semiconductor elements and liquid crystal display elements.
【図１】 本発明の実施例１によるスパッタリングター
ゲットのスパッタ面の表面粗さ曲線を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a surface roughness curve of a sputtering surface of a sputtering target according to Example 1 of the present invention.
【図２】 比較例１によるスパッタリングターゲットの
スパッタ面の表面粗さ曲線を示す図である。FIG. 2 is a view showing a surface roughness curve of a sputtering surface of a sputtering target according to Comparative Example 1.
【図３】 本発明のスパッタリングターゲットにおける
スパッタ面の表面粗さを測定する際の方法を説明するた
めの図である。FIG. 3 is a view for explaining a method for measuring the surface roughness of a sputtered surface in the sputtering target of the present invention.
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/285 ３０１ Ｈ０１Ｌ 21/285 ３０１Ｒ ３０１Ｚ (72)発明者 高阪 泰郎 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 林 信男 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 4K029 BA02 BA03 BA06 BA07 BA08 BA11 BA12 BA13 BA16 BA17 BA21 BA52 BD02 CA05 DC03 DC04 DC05 DC12 4M104 BB02 BB04 BB05 BB06 BB13 BB14 BB16 BB17 BB18 DD37 DD40 HH20 5F103 AA08 BB22 DD28 HH03 HH04 LL13 LL14 RR10 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat II (Reference) H01L 21/285 301 H01L 21/285 301R 301Z (72) Inventor Yasuo Takasaka 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Nobuo Hayashi No. 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term 4K029 BA02 BA03 BA06 BA07 BA08 BA11 BA12 BA13 BA16 BA17 BA21 BA52 BD02 CA05 DC03 DC04 DC05 DC12 4M104 BB02 BB04 BB05 BB06 BB13 BB14 BB16 BB17 BB18 DD37 DD40 HH20 5F103 AA08 BB22 DD28 HH03 HH04 LL13 LL14 RR10
Claims (7)
を有することを特徴とするスパッタリングターゲット。1. A sputtering target having a sputtering surface having a surface roughness of 10 μm or less in Ry.
トにおいて、 前記スパッタ面の表面粗さは、さらに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。2. The sputtering target according to claim 1, wherein the surface roughness of the sputtering surface is 1 μm or less in Ra.
リングターゲットにおいて、 前記スパッタ面に存在する深さ5μm以上の凹部の幅が、
粗さ曲線の局部山頂の間隔として70μm以上であること
を特徴とするスパッタリングターゲット。3. The sputtering target according to claim 1, wherein the width of the concave portion having a depth of 5 μm or more existing on the sputtering surface is:
A sputtering target, characterized in that the interval between local peaks in a roughness curve is 70 μm or more.
記載のスパッタリングターゲットにおいて、 前記スパッタ面は、平面研削により仕上げ加工された表
面を有することを特徴とするスパッタリングターゲッ
ト。4. The sputtering target according to claim 1, wherein the sputtering surface has a surface finished by surface grinding.
記載のスパッタリングターゲットにおいて、 前記ターゲットは、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎ
ｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、ＡｌおよびＣｕ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。5. The sputtering target according to claim 1, wherein the target is Mo, W, Ta, Ti, Cr, or N.
A sputtering target comprising a simple substance of a metal element selected from d, Ni, Co, Pt, Al and Cu, or an alloy or a compound containing the metal element.
記載のスパッタリングターゲットにおいて、 前記ターゲットはビッカース硬さでHv100以上の硬度を
有する金属材料または化合物材料からなることを特徴と
するスパッタリングターゲット。6. The sputtering target according to claim 1, wherein the target is made of a metal material or a compound material having a Vickers hardness of Hv 100 or more. .
トにおいて、 前記ターゲットはＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、
ＡｌおよびＣｕ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ケイ化物からなることを
特徴とするスパッタリングターゲット。7. The sputtering target according to claim 6, wherein the target is Mo, W, Ta, Ti, Ni, Co,
A sputtering target comprising a simple substance of a metal element selected from Al and Cu, or an alloy or a silicide containing the metal element.
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