JP2002146523A - Sputtering target, and sputtering system using it - Google Patents
Sputtering target, and sputtering system using itInfo
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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とそれを用いたスパッタリン
グ装置に関する。[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 and a sputtering apparatus using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体部品や液晶部品などを作製するに
あたっては、配線や電極などとして使用される各種薄膜
の形成にスパッタリング法が適用されている。具体的に
は、半導体基板やガラス基板などの被成膜基板上に、ス
パッタリング法を適用してAl、Cu、Ti、Mo、
W、Mo−W合金などの導電性金属の薄膜、MoS
i2、WSi2、TiSi2などの導電性金属化合物の薄
膜、あるいはTiN、TaNなどの金属化合物の薄膜を
形成し、これら薄膜を配線、電極、バリア層などとして
利用している。2. Description of the Related Art In manufacturing semiconductor parts and liquid crystal parts, a sputtering method is applied to the formation of various thin films used as wiring and electrodes. Specifically, on a deposition target substrate such as a semiconductor substrate or a glass substrate, Al, Cu, Ti, Mo,
Thin film of conductive metal such as W, Mo-W alloy, MoS
A thin film of a conductive metal compound such as i 2 , WSi 2 or TiSi 2 or a thin film of a metal compound such as TiN or TaN is formed, and these thin films are used as wirings, electrodes, barrier layers and the like.
【0003】スパッタリング法は、荷電粒子によりスパ
ッタリングターゲット表面を衝撃して、ターゲットから
スパッタ粒子を叩き出し、ターゲットと対向させて配置
した基板上にスパッタ粒子を堆積させて薄膜を形成する
成膜法である。このような成膜方法を適用する際に用い
られるスパッタリングターゲットには、成膜材料からな
るターゲット本体を、バッキングプレートと呼ばれる基
板で保持した構造が一般的に適用されている。[0003] The sputtering method is a film forming method in which charged particles impinge on the surface of a sputtering target to strike out the sputtered particles from the target and deposit the sputtered particles on a substrate arranged opposite to the target to form a thin film. is there. A structure in which a target body made of a film forming material is held by a substrate called a backing plate is generally applied to a sputtering target used when applying such a film forming method.
【0004】ところで、上述したような従来のスパッタ
リングターゲットを用いた成膜工程においては、半導体
素子などの高集積化、高信頼性化、高機能化などが進む
につれて、ターゲットに起因するダストの発生が重大な
問題として認識されている。ここで言うダストとは、例
えば直径が0.2μm以上の微細な粒子(パーティクル)で
あり、このような微細粒子が成膜した薄膜中に混入する
と、配線間のショートや配線のオープン不良などの原因
となるため、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ることになる。By the way, in the film forming process using the conventional sputtering target as described above, as the degree of integration, reliability, and functionality of semiconductor elements and the like increases, generation of dust due to the target occurs. Has been recognized as a serious problem. The dust mentioned here is, for example, fine particles (particles) having a diameter of 0.2 μm or more. If such fine particles are mixed into the formed thin film, they cause a short circuit between wirings or an open defect of the wirings. Therefore, the production yield of electronic components such as a semiconductor element and a liquid crystal display element is reduced.
【0005】例えば、工業的には効率のよいマグネトロ
ンスパッタ法が主として適用されており、その原理から
ターゲット本体にはエロージョン部と非エロージョン部
が存在する。スパッタされた粒子は基板に到達するもの
と、周辺に飛ぶもの、さらには再びターゲット本体側に
戻ってくるものとがある。ターゲット側に戻ってくるも
ののうち、非エロージョン部に付着した粒子(再付着粒
子)は基本的には再びスパッタされることがないため、
スパッタの進行が進むにつれて再付着粒子が堆積してい
く。この再付着粒子の堆積物(再付着膜)が何等かの要
因で剥離すると、ダストとして成膜した薄膜中に混入す
ることになる。For example, an efficient magnetron sputtering method is mainly applied industrially, and an erosion portion and a non-erosion portion exist in a target main body due to its principle. Some of the sputtered particles reach the substrate, some fly to the periphery, and some return to the target body again. Of the particles that return to the target side, particles that have adhered to the non-erosion portion (re-adhered particles) are basically not sputtered again,
As the sputtering proceeds, redeposited particles are deposited. If the deposits (re-adhesion film) of the re-adhesion particles are peeled off for some reason, they will be mixed into the thin film formed as dust.
【0006】このように、再付着物の剥離はダストの発
生原因の一つとなっている。このようなダストを防止す
るために、非エロージョン部の表面粗さをエロージョン
部より粗くして、再付着物の剥離、脱落を防止する(例
えば特開平6-306597号公報参照)、また非エロージョン
部にブラスト粒子を打ち込み、アンカー効果で再付着物
の剥離、脱落を防止する(例えば特開平9-176843号公報
参照)、スパッタリング装置の構成部品表面に溶射膜を
形成する(特開平9-272965号公報参照)など、種々の対
策が採られている。As described above, the detachment of the re-adhered matter is one of the causes of dust generation. In order to prevent such dust, the surface roughness of the non-erosion portion is made coarser than that of the erosion portion to prevent peeling and falling off of the reattached material (see, for example, JP-A-6-306597). A blast particle is injected into the portion to prevent detachment and detachment of the reattached matter by an anchor effect (see, for example, JP-A-9-76843). Various measures have been taken.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のダスト低減策は、ある一定の効果は認め
られているものの、ターゲットライフ近くまでスパッタ
リングが進行するにつれて、ダストが増加する傾向にあ
った。このようなことから、スパッタリングターゲット
の非エロージョン領域に堆積した再付着物の剥離、脱落
をより効果的に抑制し、ダストの発生をより一層低減す
ることが求められている。However, although the above-mentioned conventional dust reduction measures have been recognized to have a certain effect, the dust tends to increase as the sputtering proceeds to near the target life. Was. For these reasons, there is a demand for more effectively suppressing the detachment and detachment of the reattachment deposited on the non-erosion region of the sputtering target, and further reducing the generation of dust.
【0008】特に、最近の半導体素子においては、256
M、1Gというような集積度を達成するために、0.2μm以
下さらには0.13μmや0.1μm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、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再付着物の剥離、脱落を抑制
することが強く求められている。In particular, in recent semiconductor devices, 256
In order to achieve a degree of integration such as M or 1G, a wiring width of 0.2 μm or less, and further, a wiring width of 0.13 μm or 0.1 μm is required, and some of them are being put to practical use. In such narrowed high-density wiring, even if extremely small particles are mixed in, wiring defects and the like are caused. Therefore, in order to increase the production yield of highly integrated semiconductor elements, the amount of generated dust is reduced. Needs to be greatly reduced. Therefore, there is a strong demand for suppressing the detachment and detachment of the reattachment, which contributes to the generation of dust.
【0009】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、ターゲット本体の非エロージョン領域
などからの再付着物の剥離、脱落を有効に抑制すること
によって、ダスト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、およびそれを用いたスパッタ
リング装置を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to address such a problem, and reduces the generation of dust by effectively suppressing the detachment and detachment of reattached substances from a non-erosion area of a target body. It is an object of the present invention to provide a sputtering target that enables the above, and a sputtering apparatus using the same.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、ターゲッ
ト本体の非エロージョン領域やバッキングプレートの露
出表面に付着、堆積した再付着物の形態について、詳細
に観察ならびに検討したところ、再付着物の堆積の仕方
は下地の影響を大きく受け、下地表面に予め表面処理と
してスパッタ膜やCVD膜などの比較的平滑な金属薄膜
や金属化合物薄膜を形成しておくことによって、再付着
物の緻密化や下地との密着強度の向上などを図ることが
でき、これらによってスパッタ後期でも再付着物の剥
離、脱落によるダスト発生を抑えることが可能であるこ
とを見出した。Means for Solving the Problems The present inventors have observed and studied in detail the form of the re-adhered matter deposited and deposited on the non-erosion area of the target body and on the exposed surface of the backing plate. The deposition method is greatly affected by the underlayer, and a relatively smooth metal film or metal compound thin film such as a sputter film or a CVD film is previously formed as a surface treatment on the underlayer surface, thereby densifying the re-deposits. It has been found that it is possible to improve the adhesion strength to the substrate and the base, and to suppress the generation of dust due to the detachment and detachment of the re-adhered matter even in the latter stage of the sputtering.
【0011】本発明のスパッタリングターゲットはこの
ような知見に基づいて成されたものである。すなわち、
本発明の第1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、ターゲット本体と、前記ターゲット本
体の非エロージョン領域の少なくとも一部に設けられ、
PVD法またはCVD法により形成された再付着粒子剥
離防止膜とを具備することを特徴としている。The sputtering target of the present invention has been made based on such findings. That is,
As described in claim 1, the first sputtering target of the present invention is provided on a target body and at least a part of a non-erosion region of the target body,
And a re-adhesion particle peeling prevention film formed by a PVD method or a CVD method.
【0012】本発明の第2のスパッタリングターゲット
は、請求項3に記載したように、ターゲット本体と、前
記ターゲット本体を支持するバッキングプレートと、前
記バッキングプレートの表面の少なくとも一部に設けら
れ、PVD法またはCVD法により形成された再付着粒
子剥離防止膜とを具備することを特徴としている。The second sputtering target of the present invention is provided on a target body, a backing plate for supporting the target body, and at least a part of the surface of the backing plate, and comprises a PVD. And a re-adhesion particle peeling prevention film formed by a CVD method or a CVD method.
【0013】本発明のスパッタリングターゲットにおい
て、再付着粒子剥離防止膜は請求項5に記載したよう
に、スパッタリング法、イオンプレーティング法または
CVD法により形成された金属薄膜または金属化合物薄
膜からなることが好ましい。また、具体的な構成材料と
しては、請求項6に記載したように、ターゲット本体を
構成する金属元素を含む金属薄膜または金属化合物薄膜
が好ましい。[0013] In the sputtering target of the present invention, the reattachment particle peeling prevention film may comprise a metal thin film or a metal compound thin film formed by a sputtering method, an ion plating method or a CVD method. preferable. Further, as a specific constituent material, as described in claim 6, a metal thin film or a metal compound thin film containing a metal element constituting the target main body is preferable.
【0014】また、本発明のスパッタリング装置は、請
求項8に記載したように、真空容器と、前記真空容器内
に配置される被成膜試料保持部と、前記真空容器内に前
記被成膜試料保持部と対向して配置されるターゲット部
とを具備するスパッタリング装置において、前記ターゲ
ット部は上記した本発明のスパッタリングターゲットを
有することを特徴としている。According to another aspect of the present invention, there is provided a sputtering apparatus, comprising: a vacuum container; a film-forming sample holding unit disposed in the vacuum container; In a sputtering apparatus including a sample holding unit and a target unit arranged to face the target unit, the target unit includes the sputtering target of the present invention described above.
【0015】[0015]
【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。図1は本発明の第1の実施形態に
よるスパッタリングターゲットの概略構造を示す断面図
である。同図において、1は各種の金属材料や化合物材
料などの成膜材料からなる、例えば円板状のターゲット
本体である。このターゲット本体1は、バッキングプレ
ート2により支持されており、これらによりスパッタリ
ングターゲット3が構成されている。Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a sputtering target according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a disk-shaped target body made of a film-forming material such as various metal materials and compound materials. The target body 1 is supported by a backing plate 2, and these constitute a sputtering target 3.
【0016】バッキングプレート2は、ターゲット本体
1の支持部材であると共に、イオン衝撃(スパッタ熱)
によるターゲット本体1の温度上昇を抑制する冷却部材
としての機能を有するものである。このため、バッキン
グプレート2の構成材料には、例えば熱伝導率が高い無
酸素銅やAl合金が用いられ、さらにバッキングプレー
ト2には図示を省略した冷却管が内蔵されている。The backing plate 2 serves as a support member for the target body 1 and also has ion bombardment (sputter heat).
And has a function as a cooling member for suppressing a rise in temperature of the target body 1 due to the above. For this reason, as a constituent material of the backing plate 2, for example, oxygen-free copper or an Al alloy having a high thermal conductivity is used, and the backing plate 2 incorporates a cooling pipe (not shown).
【0017】ターゲット本体1の構成材料は特に限定さ
れるものではなく、スパッタリングターゲットの使用目
的に応じて種々の単体金属材料、合金材料、金属化合物
材料などが使用される。ターゲット本体1の構成材料の
具体例としては、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、
Cr、Mo、W、Pt、Ag、Ir、Ru、Fe、N
i、Co、Al、Cu、SiおよびGe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 constituent material of the target body 1 is not particularly limited, and various simple metal materials, alloy materials, metal compound materials, etc. are used according to the intended use of the sputtering target. Specific examples of the constituent material of the target body 1 include Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta,
Cr, Mo, W, Pt, Ag, Ir, Ru, Fe, N
A simple substance of a metal element selected from i, Co, Al, Cu, Si, and Ge, or an alloy or a compound containing the above-described metal element is exemplified.
【0018】ここで、図2に一般的なマグネトロンスパ
ッタリング装置の構成を模式的に示す。一般的なマグネ
トロンスパッタリング装置においては、スパッタリング
ターゲット3と基板5とを対向配置し、これらの間に電
界Eをかけると共に、これと直交する形でスパッタリン
グターゲット3の裏面側に配置したマグネット6により
ターゲット表面に磁界Mを生じさせる。FIG. 2 schematically shows the structure of a general magnetron sputtering apparatus. In a general magnetron sputtering apparatus, a sputtering target 3 and a substrate 5 are disposed to face each other, an electric field E is applied between them, and a target 6 is disposed at right angles to the sputtering target 3 by a magnet 6 disposed on the back side of the sputtering target 3. A magnetic field M is generated on the surface.
【0019】これら磁界Mと電界Eとの作用によって、
電子がサイクロン運動を起こし、ターゲット面内と上部
磁界内に高密度のプラズマを生じさせ、磁界Mに囲まれ
た領域のターゲット面のエロージョンが進展していく。
一方、磁界Mから外れたターゲット領域、すなわちター
ゲット本体1の表面(スパッタ面)の中央部Aや外周部
B、側面部Cはスパッタされないため、非エロージョン
領域として再付着粒子が堆積する。この非エロージョン
領域に堆積した再付着粒子の剥離、脱落がダストの発生
原因となっている。By the action of these magnetic field M and electric field E,
The electrons cause cyclone motion, generate high-density plasma in the target surface and in the upper magnetic field, and erosion of the target surface in a region surrounded by the magnetic field M progresses.
On the other hand, since the target region deviated from the magnetic field M, that is, the central portion A, the outer peripheral portion B, and the side surface portion C of the surface (sputtered surface) of the target main body 1 are not sputtered, the reattached particles are deposited as a non-erosion region. The detachment and detachment of the re-adhered particles deposited in the non-erosion area cause dust.
【0020】そこで、図1に示したスパッタリングター
ゲット3においては、ターゲット本体1の非エロージョ
ン領域、すなわちターゲット本体1の表面中央部、表面
外周部および側面部に再付着粒子剥離防止膜4を形成し
ている。なお、再付着粒子剥離防止膜4は必ずしもター
ゲット本体1の非エロージョン領域全体に形成しなけれ
ばならないものではなく、その一部に形成した場合にお
いても効果を発揮する。例えば、特に再付着粒子の剥
離、脱落が問題となるターゲット本体1の表面外周部の
みに再付着粒子剥離防止膜4を形成することによって
も、ダストの抑制に対して効果を示す。Therefore, in the sputtering target 3 shown in FIG. 1, the non-erosion region of the target main body 1, ie, the central portion, the outer peripheral portion, and the side portion of the target main body 1, is formed with the reattachment particle peeling preventing film 4. ing. Note that the reattachment particle peeling prevention film 4 does not necessarily have to be formed on the entire non-erosion region of the target main body 1, and the effect is exhibited even when formed on a part thereof. For example, the formation of the redeposition particle separation preventing film 4 only on the outer peripheral portion of the surface of the target main body 1 in which the separation and detachment of the redeposition particles is a problem is particularly effective in suppressing dust.
【0021】再付着粒子剥離防止膜4は、PVD(Phys
ical Vapor Deposition:物理的気相成長)法またはC
VD(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長)
法により形成した金属薄膜や金属化合物薄膜からなるも
のである。従来の溶射膜などは表面が粗く、凸部の影と
なる部分(主に再付着粒子が被着する側と反対の面)に
付着した粒子が剥離しやすい傾向があるのに対し、PV
D法やCVD法により形成した再付着粒子剥離防止膜4
は、それ自体が薄膜であることに加えて、従来の溶射膜
などに比べて表面が平滑であることから、再付着粒子
(スパッタ粒子)に対して良好な馴染み性を示し、かつ
再付着粒子を高密度にかつ比較的平滑に堆積させること
ができる。The reattachment particle peeling prevention film 4 is made of PVD (Phys
ical Vapor Deposition method or C
VD (Chemical Vapor Deposition)
It consists of a metal thin film or a metal compound thin film formed by the method. Conventional thermal spray coatings have a rough surface, and particles adhering to the shadowed portion of the convex portion (mainly the surface opposite to the side on which the reattached particles are adhered) tend to peel off.
Redeposition particle peeling prevention film 4 formed by D method or CVD method
Shows good compatibility with redeposited particles (sputtered particles) because the surface itself is smoother than conventional thermal sprayed coatings, in addition to being a thin film itself. Can be deposited at a high density and relatively smoothly.
【0022】このように、ターゲット本体1の非エロー
ジョン領域に予め表面処理として再付着粒子剥離防止膜
4を形成しておくことによって、その上に付着、堆積す
る再付着物自体の密着強度や再付着物と下地(再付着粒
子剥離防止膜4)との固着強度を高めることができる。
これらによって、再付着物の剥離、脱落を有効に抑制す
ることが可能となる。すなわち、再付着物の剥離、脱落
によるダストの発生を大幅に低減することができる。As described above, by forming the anti-adhesion particle peeling prevention film 4 as a surface treatment in advance in the non-erosion area of the target main body 1, the adhesion strength and re-adhesion of the re-adhesion substance adhering and depositing thereon can be improved. It is possible to increase the fixing strength between the adhered substance and the base (removable particle peeling prevention film 4).
With these, it is possible to effectively suppress the detachment and detachment of the reattachment. That is, the generation of dust due to the detachment and detachment of the reattachment can be significantly reduced.
【0023】再付着粒子剥離防止膜4の形成方法として
は、真空蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、イ
オンプレーティング法、スパッタリング法、レーザデポ
ジション法、イオンビームデポジション法などのPVD
法、あるいは熱CVD法、プラズマCVD法、光CVD
法などのCVD法を適用することができるが、特に下地
(ターゲット本体1)との密着強度に優れると共に、成
膜コストが安価なスパッタリング法、イオンプレーティ
ング法、または各種CVD法を適用することが好まし
い。As a method for forming the reattachment particle peeling preventing film 4, PVD such as vacuum deposition, molecular beam epitaxy (MBE), ion plating, sputtering, laser deposition, ion beam deposition, etc.
Method, thermal CVD method, plasma CVD method, optical CVD
It is possible to apply a CVD method such as a sputtering method, and particularly to apply a sputtering method, an ion plating method, or various CVD methods which are excellent in adhesion strength to the base (target body 1) and in which the film formation cost is low. Is preferred.
【0024】ここで、再付着粒子剥離防止膜4の形成方
法としてイオンプレーティング法を適用する場合には、
ターゲット本体1の表面を清浄化して再付着粒子剥離防
止膜4の密着性を向上させるために、ターゲット本体1
の表面にボンバードクリーニングを施すことが好まし
い。例えば、ターゲット本体1がTiからなる場合に
は、そのようなターゲット本体1を真空中で予熱し、A
rボンバードクリーニング、Tiボンバードクリーニン
グを施した後、TiやTiN薄膜などからなる再付着粒
子剥離防止膜4を形成することが好ましい。Here, when the ion plating method is applied as a method for forming the reattachment particle peeling prevention film 4,
In order to clean the surface of the target main body 1 and improve the adhesion of the reattachment particle peeling prevention film 4, the target main body 1
Is preferably subjected to bombard cleaning. For example, when the target body 1 is made of Ti, such a target body 1 is preheated in a vacuum, and A
After the r bombard cleaning and the Ti bombard cleaning are performed, it is preferable to form the anti-redeposition particle peeling film 4 made of a thin film of Ti or TiN.
【0025】さらに、ターゲット本体1の再付着粒子剥
離防止膜4が形成される面には、予めロータリー研磨お
よびポリッシングの少なくとも一方の処理を施しておく
ことが好ましく、特にロータリー研磨を実施した後にポ
リッシングを行うことが好ましい。本発明においてはタ
ーゲット本体1に研磨処理を施した後、さらにウェット
エッチングやドライエッチング、あるいは逆スパッタな
どによる表面処理を施すことが好ましい。ウェットエッ
チングは例えばフェリシアン化カリウム(赤血カリ)溶
液などをエッチング液として使用することができる。ま
た、ドライエッチングにおいては、例えばCF4/O2混
合ガスなどをエッチングガスとして使用することができ
る。Further, it is preferable that at least one of rotary polishing and polishing is performed in advance on the surface of the target main body 1 on which the re-adhesion particle separation preventing film 4 is formed, and in particular, polishing is performed after the rotary polishing is performed. Is preferably performed. In the present invention, after subjecting the target body 1 to a polishing treatment, it is preferable to further perform a surface treatment by wet etching, dry etching, reverse sputtering, or the like. For wet etching, for example, a potassium ferricyanide (red blood potassium) solution or the like can be used as an etching solution. In dry etching, for example, a mixed gas of CF 4 / O 2 or the like can be used as an etching gas.
【0026】上述したように、再付着粒子剥離防止膜4
を形成する前に、予めターゲット本体1に上記した研磨
処理や表面処理などを施しておくことによって、ターゲ
ット本体1の表面における結晶面の内部歪が低減され、
スパッタ時の熱影響により歪が開放されることによる再
付着粒子剥離防止膜4の剥離を抑制することが可能とな
る。さらに、再付着粒子剥離防止膜4の表面をさらに平
滑化することができるため、再付着粒子の剥離、脱落を
より一層有効に抑制することが可能となる。As described above, the redeposition particle peeling prevention film 4
By forming the above-mentioned polishing treatment or surface treatment on the target main body 1 before forming, the internal strain of the crystal plane on the surface of the target main body 1 is reduced,
It is possible to suppress the detachment of the re-attached particle detachment preventing film 4 due to the release of the strain due to the thermal effect at the time of sputtering. Furthermore, since the surface of the re-adhesion particle peeling prevention film 4 can be further smoothed, the re-adhesion particles can be more effectively prevented from peeling and falling off.
【0027】また、再付着粒子剥離防止膜4の構成材料
は、特に限定されるものではなく、種々の金属材料(単
体金属もしくは合金)や金属化合物材料を使用すること
が可能であるが、再付着物の密着性や熱膨張差に起因す
る剥離防止、再付着粒子剥離防止膜4がスパッタされた
場合における薄膜への形成成分以外の成分の混入(コン
タミ)の防止などを考慮して、ターゲット本体1を構成
する金属元素を含む金属薄膜や金属化合物薄膜を適用す
ることが好ましい。The constituent material of the reattachment particle peeling prevention film 4 is not particularly limited, and various metal materials (simple metals or alloys) and metal compound materials can be used. Considering the prevention of separation due to the adhesion of the adhered substance and the difference in thermal expansion, and the prevention of contamination (contamination) of components other than the components formed into the thin film when the re-adhesion particle separation prevention film 4 is sputtered, the target is taken into consideration. It is preferable to apply a metal thin film or a metal compound thin film containing a metal element constituting the main body 1.
【0028】具体的には、スパッタリングターゲット3
を用いて形成する薄膜が単体金属からなる場合には、こ
の金属薄膜自体で再付着粒子剥離防止膜4を構成するこ
とが好ましい。また、形成する薄膜が金属化合物の場合
には、この金属化合物を構成する金属元素の単体薄膜、
あるいは金属化合物薄膜自体で再付着粒子剥離防止膜4
を作製することが好ましい。例えば、反応性スパッタで
金属化合物膜を形成する場合、ターゲット本体1には金
属ターゲットが用いられるが、このような金属ターゲッ
トの非エロージョン領域に金属化合物薄膜からなる再付
着粒子剥離防止膜4を形成しておくことによって、そこ
に堆積した再付着物の応力緩和効果を得ることができ、
より一層再付着物の剥離抑制効果を高めることが可能と
なる。Specifically, the sputtering target 3
When the thin film formed by using a single metal is used, it is preferable that the metal thin film itself constitutes the anti-adhesion particle peeling prevention film 4. When the thin film to be formed is a metal compound, a simple thin film of a metal element constituting the metal compound,
Alternatively, the metal compound thin film itself is used to prevent the reattachment particle peeling film 4
It is preferable to produce For example, when a metal compound film is formed by reactive sputtering, a metal target is used for the target main body 1, and a redeposition particle separation preventing film 4 made of a metal compound thin film is formed in a non-erosion region of such a metal target. By doing so, it is possible to obtain a stress relaxation effect of the re-deposits deposited there,
It is possible to further enhance the effect of suppressing the detachment of the reattachment.
【0029】再付着粒子剥離防止膜4には、ターゲット
本体1を構成する金属元素以外の金属薄膜や金属化合物
薄膜を適用することも可能であるが、その場合にはター
ゲット本体1との熱膨張率の差が1×10-6/K以内となる
ように材料選択することが好ましい。再付着粒子剥離防
止膜4とターゲット本体1との熱膨張率の差が1×10- 6/
Kを超えると、熱応力により再付着粒子剥離防止膜4自
体の剥離、さらには再付着物の剥離が生じやすくなるお
それがある。As the reattachment particle peeling prevention film 4, a metal thin film or a metal compound thin film other than the metal element constituting the target main body 1 can be applied. It is preferable to select the materials so that the difference in the rates is within 1 × 10 −6 / K. The difference in thermal expansion coefficient between the re-adhered particles peeling prevention film 4 and the target body 1 is 1 × 10 - 6 /
If it exceeds K, there is a possibility that peeling of the redeposition particle peeling prevention film 4 itself and further peeling of the redeposited matter may easily occur due to thermal stress.
【0030】また、再付着粒子剥離防止膜4の膜厚は1
〜10μmの範囲とすることが好ましい。再付着粒子剥離
防止膜4の膜厚が10μmを超えると、それ自体が剥離し
やすくなるだけでなく、膜表面の状態が悪化して再付着
粒子が脱落しやすくなるおそれがある。一方、再付着粒
子剥離防止膜4の膜厚を1μm未満とした場合には、その
上に堆積した再付着粒子の高密度化効果や平滑化効果を
十分に得ることができないおそれがある。同様な理由か
ら、再付着粒子剥離防止膜4の膜表面の表面粗さは、JI
S G0601-1994で定義された算術平均粗さRaで1μm以下
とすることが好ましい。The thickness of the reattachment particle peeling prevention film 4 is 1
It is preferably in the range of 10 to 10 μm. If the thickness of the re-adhesion particle peeling prevention film 4 exceeds 10 μm, not only the film itself may be easily peeled off, but also the state of the film surface may be deteriorated and the re-adhesion particles may easily fall off. On the other hand, when the thickness of the redeposition particle separation preventing film 4 is less than 1 μm, there is a possibility that the effect of increasing the density and smoothing effect of the redeposition particles deposited thereon may not be sufficiently obtained. For the same reason, the surface roughness of the film surface of the reattachment particle peeling prevention film 4 is JI
The arithmetic average roughness Ra defined in SG0601-1994 is preferably 1 μm or less.
【0031】上述したように、第1の実施形態のスパッ
タリングターゲット3においては、ターゲット本体1の
非エロージョン領域に予め表面処理として再付着粒子剥
離防止膜4を形成しているため、その上に再付着粒子を
高固着強度の下で高密度にかつ平滑に堆積させることが
でき、再付着物自体の密着強度や下地(再付着粒子剥離
防止膜4)との固着強度を高めることが可能となる。こ
れらによって、再付着物の剥離、脱落に起因するダス
ト、具体的には直径0.2μm以下程度の微細なダストの発
生を有効に防止することができる。特に、スパッタ後期
(ターゲットライフ近く)においても、再付着物の剥
離、脱落によるダストの発生を有効に防止することが可
能となる。As described above, in the sputtering target 3 of the first embodiment, since the re-adhesion particle peeling prevention film 4 is formed in advance in the non-erosion region of the target main body 1 as a surface treatment, the re-coating is performed thereon. The adhered particles can be deposited with high density and smoothness under high fixing strength, and the adhesion strength of the re-adhered substance itself and the fixing strength with the base (re-adhered particle peeling prevention film 4) can be increased. . With these, it is possible to effectively prevent the generation of dust resulting from the detachment and detachment of the reattachment, specifically, fine dust having a diameter of about 0.2 μm or less. In particular, even in the latter stage of the sputtering (near the target life), it is possible to effectively prevent the generation of dust due to the detachment and detachment of the reattachment.
【0032】次に、本発明の第2の実施形態によるスパ
ッタリングターゲットについて説明する。図3は第2の
実施形態によるスパッタリングターゲットの概略構造を
示す断面図である。図3に示すスパッタリングターゲッ
ト7は、円板状のターゲット本体1をバッキングプレー
ト2により支持した構造を有しており、これらの構成に
ついては前述した第1の実施形態と同様とされている。Next, a sputtering target according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a sectional view showing a schematic structure of a sputtering target according to the second embodiment. The sputtering target 7 shown in FIG. 3 has a structure in which the disk-shaped target main body 1 is supported by the backing plate 2, and these configurations are the same as those in the first embodiment.
【0033】ここで、図2に示したマグネトロンスパッ
タリング装置からも明らかなように、再付着粒子はター
ゲット本体1の非エロージョン領域に限らず、バッキン
グプレート2の露出表面にも付着、堆積する。そこで、
図3に示したスパッタリングターゲット7においては、
バッキングプレート2の露出表面にPVD法またはCV
D法により再付着粒子剥離防止膜4を形成している。な
お、再付着粒子剥離防止膜4の詳細条件は前述した第1
の実施形態と同様である。Here, as is clear from the magnetron sputtering apparatus shown in FIG. 2, the re-adhered particles adhere and deposit not only on the non-erosion area of the target body 1 but also on the exposed surface of the backing plate 2. Therefore,
In the sputtering target 7 shown in FIG.
PVD method or CV on the exposed surface of backing plate 2
The reattachment particle peeling prevention film 4 is formed by the method D. The detailed conditions of the reattachment particle peeling prevention film 4 are the same as those of the first
This is the same as the embodiment.
【0034】このように、バッキングプレート2の露出
表面に再付着粒子剥離防止膜4を形成することによって
も、その上に付着した再付着粒子を高固着強度の下で高
密度にかつ平滑に堆積させることができるため、再付着
物の剥離、脱落を有効に抑制することができる。従っ
て、再付着物の剥離、脱落に起因するダスト発生を防止
することが可能となる。As described above, by forming the redeposited particle peeling prevention film 4 on the exposed surface of the backing plate 2, the redeposited particles adhered thereon are deposited with high density and smoothness under high fixing strength. Therefore, the detachment and detachment of the reattachment can be effectively suppressed. Therefore, it is possible to prevent the generation of dust due to the detachment and detachment of the reattachment.
【0035】再付着粒子剥離防止膜4は、図4に示すよ
うに、ターゲット本体1の非エロージョン領域、すなわ
ちターゲット本体1の表面中央部、表面外周部および側
面部と、バッキングプレート2の露出表面にそれぞれ形
成することが特に好ましい。これによって、再付着物の
剥離、脱落に起因するダストの発生をより一層有効に低
減することが可能となる。As shown in FIG. 4, the non-erosion region of the target main body 1, that is, the central part, the outer peripheral part and the side part of the target main body 1, and the exposed surface of the backing plate 2, as shown in FIG. It is particularly preferable to form each of them. As a result, it is possible to further effectively reduce the generation of dust caused by the detachment and detachment of the re-attachment.
【0036】本発明のスパッタリング装置は、図2に示
したような従来から一般的に用いられてきたスパッタリ
ング装置のターゲット部に、本発明のスパッタリングタ
ーゲット(3,7)を適用したものである。なお、図2
では図示を省略したが、被成膜試料である基板5はホル
ダなどに保持されており、また基板5とスパッタリング
ターゲット3は真空容器内に配置されている。The sputtering apparatus of the present invention is one in which the sputtering target (3, 7) of the present invention is applied to a target portion of a conventionally generally used sputtering apparatus as shown in FIG. Note that FIG.
Although not shown in the drawings, the substrate 5 which is a sample on which a film is to be formed is held by a holder or the like, and the substrate 5 and the sputtering target 3 are arranged in a vacuum vessel.
【0037】上述した本発明のスパッタリングターゲッ
ト3、7によれば、それ自体に起因するダストの発生を
有効に防止することができる。従って、そのようなスパ
ッタリングターゲットを用いたスパッタリング装置によ
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、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金属化合物
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。According to the above-described sputtering targets 3 and 7 of the present invention, it is possible to effectively prevent the generation of dust due to itself. Therefore, according to a sputtering apparatus using such a sputtering target, the quality of a sputtered film can be significantly improved. Then, a sputtered film formed using the sputtering target of the present invention, that is, a metal thin film or a metal compound thin film is used as a wiring film, an electrode, an element constituent film, etc. of an electronic component such as a semiconductor element or a liquid crystal display element. This makes it possible to improve the production yield of electronic components.
【0038】[0038]
【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.
【0039】実施例1 まず、Tiターゲット(ターゲット本体)となる純度5N
のTi円板とバッキングプレートとなるAl合金(606
1)板とをホットプレスにより拡散接合した。これらを
所望のターゲット形状およびバッキングプレート形状に
機械加工した。具体的には、Tiターゲットは外径250m
m、厚さ15mmとした。バッキングプレートは外径300mmと
した。Example 1 First, a Ti target (target body) having a purity of 5N
Al alloy (606 to become Ti disk and backing plate)
1) The plate and the plate were diffusion bonded by hot pressing. These were machined to the desired target shape and backing plate shape. Specifically, the Ti target has an outer diameter of 250m.
m and a thickness of 15 mm. The backing plate had an outer diameter of 300 mm.
【0040】次に、Tiターゲット表面の内径240mmの
部分を被覆するようにマスキングした。すなわち、Ti
ターゲット表面の外周5mm幅の部分と側面部を露出させ
るように、マスキング処理を施した。このマスキングを
介してCVD法により膜厚約5μmのTi薄膜を、再付着
粒子剥離防止膜としてTiターゲットの表面外周部と側
面部、さらにバッキングプレートの露出表面に形成し
た。このようにして再付着粒子剥離防止膜をCVD法に
より形成したTiスパッタリングターゲットを後述する
成膜試験に供した。Next, masking was performed so as to cover a portion having an inner diameter of 240 mm on the surface of the Ti target. That is, Ti
A masking treatment was performed so as to expose a portion having a width of 5 mm and a side surface of the target surface. Through this masking, a Ti thin film having a thickness of about 5 μm was formed as a re-adhesion particle peeling prevention film on the outer periphery and side surfaces of the Ti target and on the exposed surface of the backing plate by the CVD method. The Ti sputtering target on which the reattachment particle peeling prevention film was formed by the CVD method was subjected to a film formation test described later.
【0041】実施例2 Tiターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキン
グプレートの露出表面に、再付着粒子剥離防止膜(膜厚
約5μmのTi薄膜)をスパッタリング法により形成する
以外は、実施例1と同様にしてTiスパッタリングター
ゲットを作製した。この再付着粒子剥離防止膜をスパッ
タリング法により形成したTiスパッタリングターゲッ
トを後述する成膜試験に供した。Example 2 The procedure of Example 2 was repeated except that a redeposition particle-preventing film (Ti thin film having a thickness of about 5 μm) was formed on the outer periphery and side surfaces of the Ti target and on the exposed surface of the backing plate by sputtering. In the same manner as in Example 1, a Ti sputtering target was produced. The Ti sputtering target having the reattachment particle peeling prevention film formed by a sputtering method was subjected to a film formation test described later.
【0042】実施例3 Tiターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキン
グプレートの露出表面に、再付着粒子剥離防止膜(膜厚
約3μmのTi薄膜)をアークイオンプレーティング法に
より形成する以外は、実施例1と同様にしてTiスパッ
タリングターゲットを作製した。ここで、アークイオン
プレーティング法により再付着粒子剥離防止膜を形成す
る前処理として、膜形成前のTiターゲットを真空装置
に配置して2.4×10-3Paまで真空排気した後、300℃に予
熱してArボンバードクリーニングを30分間行い、さら
にTiボンバードクリーニングを10分間行った。このよ
うにして再付着粒子剥離防止膜をアークイオンプレーテ
ィング法により形成したTiスパッタリングターゲット
を後述する成膜試験に供した。Example 3 Except that an anti-adhesion particle peeling film (Ti thin film having a thickness of about 3 μm) was formed on the outer periphery and side surfaces of the Ti target and on the exposed surface of the backing plate by the arc ion plating method. In the same manner as in Example 1, a Ti sputtering target was produced. Here, as a pre-treatment for forming a re-adhesion particle peeling prevention film by the arc ion plating method, a Ti target before film formation was placed in a vacuum apparatus, evacuated to 2.4 × 10 −3 Pa, and then heated to 300 ° C. Preheating was performed, and Ar bombard cleaning was performed for 30 minutes, and further Ti bombard cleaning was performed for 10 minutes. The Ti sputtering target on which the reattachment particle peeling prevention film was formed by the arc ion plating method was subjected to a film formation test described later.
【0043】比較例1 Tiターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキン
グプレートの露出表面に何等処理を施さない以外は、実
施例1と同様にしてTiスパッタリングターゲットを作
製した。この再付着粒子の剥離防止処理を施していない
Tiスパッタリングターゲットを後述する成膜試験に供
した。Comparative Example 1 A Ti sputtering target was produced in the same manner as in Example 1, except that no treatment was applied to the outer peripheral portion and the side surface portion of the Ti target and the exposed surface of the backing plate. The Ti sputtering target not subjected to the reattachment particle separation prevention treatment was subjected to a film formation test described later.
【0044】比較例2 Tiターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキン
グプレートの露出表面に対してブラスト処理のみを施す
以外は、実施例1と同様にしてTiスパッタリングター
ゲットを作製した。この再付着粒子の剥離防止処理とし
てブラスト処理を適用したTiスパッタリングターゲッ
トを後述する成膜試験に供した。Comparative Example 2 A Ti sputtering target was produced in the same manner as in Example 1 except that only the blast treatment was performed on the outer peripheral portion and the side portion of the surface of the Ti target, and on the exposed surface of the backing plate. A Ti sputtering target to which a blast treatment was applied as a treatment for preventing the reattached particles from peeling was subjected to a film formation test described later.
【0045】比較例3 Tiターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキン
グプレートの露出表面に、溶射法により膜厚約5μmのT
i薄膜を形成する以外は、実施例1と同様にしてTiス
パッタリングターゲットを作製した。この再付着粒子の
剥離防止処理として溶射膜の形成を行ったTiスパッタ
リングターゲットを後述する成膜試験に供した。COMPARATIVE EXAMPLE 3 The outer periphery and side surfaces of the Ti target and the exposed surface of the backing plate were sprayed with a T
A Ti sputtering target was produced in the same manner as in Example 1 except that an i thin film was formed. The Ti sputtering target on which a thermal sprayed film was formed as a treatment for preventing the reattached particles from peeling was subjected to a film formation test described later.
【0046】上述した実施例1〜3および比較例1〜3
による各Tiスパッタリングターゲットを用いて、スパ
ッタ圧4×10-1Pa、スパッタ電流5A、Ar流量15sccm、
N2流量30sccmの条件でマグネトロンスパッタリングを
行って、6インチSiウェハー上にTi薄膜を形成し
た。そして、100ロット後、150ロット後、200ロット後
の各Ti薄膜上の0.2μm以上のダスト数(パーティクル
数)をパーティクルカウンタでそれぞれ測定した。それ
らの測定結果を表1に示す。Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 described above
Using each Ti sputtering target according to the above, sputtering pressure 4 × 10 -1 Pa, sputtering current 5A, Ar flow rate 15sccm,
Magnetron sputtering was performed under the conditions of an N 2 flow rate of 30 sccm to form a Ti thin film on a 6-inch Si wafer. Then, after 100 lots, 150 lots, and 200 lots, the number of particles (particle number) of 0.2 μm or more on each Ti thin film was measured by a particle counter. Table 1 shows the measurement results.
【0047】[0047]
【表1】 [Table 1]
【0048】表1から明らかなように、実施例1〜3に
よる各Tiスパッタリングターゲットによれば、比較例
1〜3のTiスパッタリングターゲットに比べてダスト
発生量が低減している。特に、ターゲットライフ近くの
ダスト発生量が大幅に低減していることが分かる。As is clear from Table 1, according to each of the Ti sputtering targets of Examples 1 to 3, the amount of dust generation is smaller than that of the Ti sputtering targets of Comparative Examples 1 to 3. In particular, it can be seen that the amount of dust generated near the target life is significantly reduced.
【0049】実施例4 Tiターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキン
グプレートの露出表面に、それぞれ膜厚が5μm、20μ
m、50μm、100μmのTi薄膜からなる再付着粒子剥離防
止膜をアークイオンプレーティング法により形成する以
外は、実施例3と同様にしてそれぞれスパッタリングタ
ーゲットを作製した。これらのスパッタリングターゲッ
トについて、実施例3と同一条件下で成膜試験を実施
し、100ロット後、150ロット後、200ロット後の各Ti
薄膜上の0.2μm以上のダスト数(パーティクル数)をそ
れぞれ測定した。それらの測定結果を表2に示す。な
お、表2には再付着粒子剥離防止膜(Ti薄膜)の表面
粗さを併せて示す。Example 4 A film thickness of 5 μm and a thickness of 20 μm were formed on the outer periphery and side surfaces of the Ti target and on the exposed surface of the backing plate, respectively.
Sputtering targets were produced in the same manner as in Example 3, except that the anti-reattachment particle peeling film composed of the m, 50 μm, and 100 μm Ti thin films was formed by the arc ion plating method. A film forming test was performed on these sputtering targets under the same conditions as in Example 3, and after 100 lots, 150 lots, and 200 lots each Ti
The number of dust (particle number) of 0.2 μm or more on the thin film was measured. Table 2 shows the measurement results. Table 2 also shows the surface roughness of the reattachment particle peeling prevention film (Ti thin film).
【0050】[0050]
【表2】 [Table 2]
【0051】表2から明らかなように、実施例3および
実施例4の試料1による各Tiスパッタリングターゲッ
トはダスト発生量が少ないのに対し、Ti薄膜の膜厚を
厚くした実施例4の試料2〜4による各スパッタリングタ
ーゲットはダスト発生量が増加している。これは、実施
例4の試料2〜4ではTi薄膜の表面粗さが膜厚の増大に
伴って大きくなっているため、膜表面の凸部の影にあた
る部分に付着した再付着粒子が脱落したり、あるいは膜
表面の凸部先端に集中的に再付着粒子が堆積して膜スト
レスが大きくなることで、ダストの発生数が実施例3や
実施例4の試料1に比べて増加したものと考えられる。
この結果から分かるように、再付着粒子剥離防止膜の膜
厚は1〜10μmの範囲とすることが好ましい。As is clear from Table 2, each of the Ti sputtering targets according to Samples 1 of Examples 3 and 4 produced a small amount of dust, whereas Sample 2 of Example 4 having a thicker Ti thin film. Each of the sputtering targets Nos. 1 to 4 has an increased dust generation amount. This is because, in Samples 2 to 4 of Example 4, since the surface roughness of the Ti thin film increased with the increase in the film thickness, the redeposited particles that had adhered to the portion of the film surface that was in the shadow of the projections fell off. The number of dusts increased as compared with the sample 1 of Example 3 or Example 4 due to the increase in film stress due to the accumulation of redeposited particles on the tip of the convex portion of the film surface. Conceivable.
As can be seen from this result, the thickness of the anti-redeposition particle peeling film is preferably in the range of 1 to 10 μm.
【0052】実施例5 再付着粒子剥離防止膜を形成する前に、Tiターゲット
の表面にエッチング処理を施して加工歪層などの除去お
よび表面清浄化を行った後、膜厚3μmのTi薄膜からな
る再付着粒子剥離防止膜をアークイオンプレーティング
法により形成する以外は、実施例3と同様にしてスパッ
タリングターゲットを作製した。このスパッタリングタ
ーゲットについて、実施例3と同一条件下で成膜試験を
実施し、100ロット後、150ロット後、200ロット後の各
Ti薄膜上の0.2μm以上のダスト数をそれぞれ測定し
た。その測定結果を表3に示す。なお、表3には再付着
粒子剥離防止膜(Ti薄膜)の表面粗さを併せて示す。Example 5 Before forming a re-adhesion particle peeling prevention film, the surface of a Ti target was subjected to an etching treatment to remove a processing strain layer and the like and to clean the surface. A sputtering target was produced in the same manner as in Example 3, except that the anti-reattachment particle peeling-off film was formed by the arc ion plating method. For this sputtering target, a film formation test was performed under the same conditions as in Example 3, and the number of dust particles of 0.2 μm or more on each Ti thin film after 100, 150, and 200 lots was measured. Table 3 shows the measurement results. Table 3 also shows the surface roughness of the reattachment particle peeling prevention film (Ti thin film).
【0053】[0053]
【表3】 [Table 3]
【0054】表3から明らかなように、実施例5のスパ
ッタリングターゲットは、実施例3のスパッタリングタ
ーゲットに比べてダスト発生量が若干低下している。こ
のことから分かるように、再付着粒子剥離防止膜の形成
面(ターゲット本体の表面)は、予め加工歪層などを除
去した清浄な面であることが好ましい。As is apparent from Table 3, the amount of dust generated by the sputtering target of Example 5 is slightly lower than that of the sputtering target of Example 3. As can be seen from this, it is preferable that the surface on which the reattachment particle peeling prevention film is formed (the surface of the target main body) be a clean surface from which a work distortion layer or the like has been removed in advance.
【0055】実施例6 表面を鏡面加工したTiターゲット(試料1)と表面を
鏡面加工およびエッチング処理したTiターゲット(試
料2)をそれぞれ用意し、これらの表面外周部と側面部
に膜厚3μmのTi薄膜からなる再付着粒子剥離防止膜を
アークイオンプレーティング法により形成する以外は、
実施例3と同様にしてスパッタリングターゲットを作製
した。これらのスパッタリングターゲットについて、実
施例3と同一条件下で成膜試験を実施し、100ロット
後、150ロット後、200ロット後の各Ti薄膜上の0.2μm
以上のダスト数をそれぞれ測定した。それらの測定結果
を表4に示す。なお、表4には再付着粒子剥離防止膜
(Ti薄膜)の表面粗さを併せて示す。Example 6 A Ti target (sample 1) having a mirror-finished surface and a Ti target (sample 2) having a mirror-polished surface and an etched surface were prepared. Except for forming a redeposition particle peeling prevention film composed of a Ti thin film by an arc ion plating method,
A sputtering target was produced in the same manner as in Example 3. A film formation test was performed on these sputtering targets under the same conditions as in Example 3, and after 100 lots, 150 lots, and 200 lots, 0.2 μm
Each of the above dust numbers was measured. Table 4 shows the measurement results. Table 4 also shows the surface roughness of the reattachment particle peeling prevention film (Ti thin film).
【0056】[0056]
【表4】 [Table 4]
【0057】表4から明らかなように、実施例6の各ス
パッタリングターゲットは、実施例3のスパッタリング
ターゲットに比べてダスト発生量が若干低下している。
このことから分かるように、再付着粒子剥離防止膜の形
成面(ターゲット本体の表面)は平滑な面であることが
好ましい。As is clear from Table 4, the amount of dust generated in each of the sputtering targets of Example 6 is slightly lower than that of the sputtering target of Example 3.
As can be seen from this, it is preferable that the surface on which the reattachment particle separation preventing film is formed (the surface of the target body) be a smooth surface.
【0058】実施例7 まず、Taターゲット(ターゲット本体)となる純度5N
のTa円板とバッキングプレートとなるAl合金(606
1)板とをホットプレスにより拡散接合した。これらを
所望のターゲット形状およびバッキングプレート形状に
機械加工した。具体的には、Taターゲットは外径250m
m、厚さ15mmとした。バッキングプレートは外径300mmと
した。Example 7 First, a purity of 5N to be a Ta target (target body)
Al alloy (606 to be Ta disk and backing plate)
1) The plate and the plate were diffusion bonded by hot pressing. These were machined to the desired target shape and backing plate shape. Specifically, the Ta target has an outer diameter of 250m.
m and a thickness of 15 mm. The backing plate had an outer diameter of 300 mm.
【0059】次に、Taターゲット表面の内径240mmの
部分を被覆するようにマスキングした。すなわち、Ta
ターゲット表面の外周5mm幅の部分と側面部を露出させ
るように、マスキング処理を施した。このマスキングを
介してCVD法により膜厚約5μmのTa薄膜を、再付着
粒子剥離防止膜としてTaターゲットの表面外周部と側
面部、さらにバッキングプレートの露出表面に形成し
た。このようにして再付着粒子剥離防止膜をCVD法に
より形成したTaスパッタリングターゲットを後述する
成膜試験に供した。Next, masking was performed so as to cover a portion having an inner diameter of 240 mm on the surface of the Ta target. That is, Ta
A masking treatment was performed so as to expose a portion having a width of 5 mm and a side surface of the target surface. Through this masking, a Ta thin film having a thickness of about 5 μm was formed as a re-adhesion particle peeling prevention film on the outer peripheral portion and side surface portion of the Ta target, and further on the exposed surface of the backing plate by the CVD method. The Ta sputtering target on which the re-adhesion particle peeling prevention film was formed by the CVD method was subjected to a film formation test described later.
【0060】実施例8 Taターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキン
グプレートの露出表面に、再付着粒子剥離防止膜(膜厚
約5μmのTa薄膜)をスパッタリング法により形成する
以外は、実施例7と同様にしてTaスパッタリングター
ゲットを作製した。この再付着粒子剥離防止膜をスパッ
タリング法により形成したTaスパッタリングターゲッ
トを後述する成膜試験に供した。Example 8 The same procedure as in Example 8 was carried out except that a redeposition particle-preventing film (Ta thin film having a thickness of about 5 μm) was formed on the outer periphery and side surfaces of the Ta target and on the exposed surface of the backing plate by sputtering. 7, a Ta sputtering target was produced. A Ta sputtering target having the reattachment particle peeling prevention film formed by a sputtering method was subjected to a film formation test described later.
【0061】実施例9 Taターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキン
グプレートの露出表面に、再付着粒子剥離防止膜(膜厚
約3μmのTa薄膜)をアークイオンプレーティング法に
より形成する以外は、実施例7と同様にしてTaスパッ
タリングターゲットを作製した。ここで、アークイオン
プレーティング法により再付着粒子剥離防止膜を形成す
る前処理として、膜形成前のTaターゲットを真空装置
に配置して2.4×10-3Paまで真空排気した後、300℃に予
熱してArボンバードクリーニングを30分間行い、さら
にTaボンバードクリーニングを10分間行った。このよ
うにして再付着粒子剥離防止膜をアークイオンプレーテ
ィング法により形成したTaスパッタリングターゲット
を後述する成膜試験に供した。Example 9 Except that an anti-removable particle peeling film (Ta thin film having a thickness of about 3 μm) was formed by an arc ion plating method on the outer peripheral portion and the side surface portion of the Ta target, and on the exposed surface of the backing plate. In the same manner as in Example 7, a Ta sputtering target was produced. Here, as a pretreatment for forming a re-adhesion particle peeling prevention film by the arc ion plating method, a Ta target before film formation was placed in a vacuum apparatus, evacuated to 2.4 × 10 −3 Pa, and then heated to 300 ° C. Arbon bombard cleaning was performed for 30 minutes by preheating, and Ta bombard cleaning was performed for 10 minutes. The Ta sputtering target on which the reattachment particle peeling prevention film was formed by the arc ion plating method was subjected to a film formation test described later.
【0062】比較例4 Taターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキン
グプレートの露出表面に何等処理を施さない以外は、実
施例7と同様にしてTaスパッタリングターゲットを作
製した。この再付着粒子の剥離防止処理を施していない
Taスパッタリングターゲットを後述する成膜試験に供
した。Comparative Example 4 A Ta sputtering target was produced in the same manner as in Example 7, except that no treatment was applied to the outer peripheral portion and the side surface portion of the Ta target and the exposed surface of the backing plate. The Ta sputtering target which had not been subjected to the treatment for preventing the reattached particles from peeling was subjected to a film formation test described later.
【0063】比較例5 Taターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキン
グプレートの露出表面に対してブラスト処理のみを施す
以外は、実施例7と同様にしてTaスパッタリングター
ゲットを作製した。この再付着粒子の剥離防止処理とし
てブラスト処理を施したTaスパッタリングターゲット
を後述する成膜試験に供した。Comparative Example 5 A Ta sputtering target was produced in the same manner as in Example 7, except that only the blast treatment was performed on the outer peripheral portion and the side surface portion of the Ta target, and on the exposed surface of the backing plate. The Ta sputtering target subjected to the blast treatment as the treatment for preventing the reattached particles from peeling was subjected to a film formation test described later.
【0064】比較例6 Taターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキン
グプレートの露出表面に、溶射法により膜厚約5μmのT
a薄膜を形成する以外は、実施例7と同様にしてTaス
パッタリングターゲットを作製した。この再付着粒子の
剥離防止処理として溶射膜の形成を行ったTaスパッタ
リングターゲットを後述する成膜試験に供した。COMPARATIVE EXAMPLE 6 The outer peripheral portion and the side portion of the Ta target and the exposed surface of the backing plate were sprayed with a T
A Ta sputtering target was produced in the same manner as in Example 7, except that the a thin film was formed. The Ta sputtering target on which the thermal sprayed film was formed as a treatment for preventing the reattached particles from peeling was subjected to a film formation test described later.
【0065】上述した実施例7〜9および比較例4〜6
による各Taスパッタリングターゲットを用いて、スパ
ッタ圧4×10-1Pa、スパッタ電流5A、Ar流量5sccm、
N2流量3sccmの条件でマグネトロンスパッタリングを行
って、6インチSiウェハー上にTaN薄膜を形成し
た。そして、100ロット後、150ロット後、200ロット後
の各TaN薄膜上の0.2μm以上のダスト(パーティク
ル)数をパーティクルカウンタでそれぞれ測定した。そ
れらの測定結果を表5に示す。The above Examples 7 to 9 and Comparative Examples 4 to 6
Using each Ta sputtering target, a sputtering pressure of 4 × 10 −1 Pa, a sputtering current of 5 A, an Ar flow rate of 5 sccm,
A TaN thin film was formed on a 6-inch Si wafer by magnetron sputtering with a N 2 flow rate of 3 sccm. The number of dust (particles) of 0.2 μm or more on each TaN thin film after 100, 150, and 200 lots was measured by a particle counter. Table 5 shows the measurement results.
【0066】[0066]
【表5】 [Table 5]
【0067】表5から明らかなように、実施例7〜9に
よる各Taスパッタリングターゲットによれば、比較例
4〜6のTaスパッタリングターゲットに比べてダスト
発生量が低減している。特に、ターゲットライフ近くの
ダスト発生量が大幅に低減していることが分かる。As is clear from Table 5, according to the Ta sputtering targets of Examples 7 to 9, the amount of dust generation is smaller than that of the Ta sputtering targets of Comparative Examples 4 to 6. In particular, it can be seen that the amount of dust generated near the target life is significantly reduced.
【0068】実施例10 Taターゲットの表面外周部と側面部、さらにバッキン
グプレートの露出表面に、それぞれ膜厚が5μm、20μ
m、50μm、100μmのTa薄膜からなる再付着粒子剥離防
止膜をアークイオンプレーティング法により形成する以
外は、実施例9と同様にしてそれぞれスパッタリングタ
ーゲットを作製した。これらのスパッタリングターゲッ
トについて、実施例9と同一条件下で成膜試験を実施
し、100ロット後、150ロット後、200ロット後の各Ta
N膜上の0.2μm以上のダスト数(パーティクル数)をそ
れぞれ測定した。それらの測定結果を表6に示す。な
お、表6には再付着粒子剥離防止膜(Ta薄膜)の表面
粗さを併せて示す。Example 10 A film thickness of 5 μm and a film thickness of 20 μm were formed on the outer peripheral portion and the side portion of the Ta target and on the exposed surface of the backing plate, respectively.
Sputtering targets were produced in the same manner as in Example 9 except that the redeposition particle-preventing film composed of the m, 50 μm, and 100 μm thin films was formed by the arc ion plating method. A film formation test was performed on these sputtering targets under the same conditions as in Example 9, and after 100 lots, 150 lots, and 200 lots of each Ta,
The number of dust (particle number) of 0.2 μm or more on the N film was measured. Table 6 shows the measurement results. Table 6 also shows the surface roughness of the reattachment particle peeling prevention film (Ta thin film).
【0069】[0069]
【表6】 [Table 6]
【0070】実施例11 再付着粒子剥離防止膜を形成する前に、Taターゲット
の表面にエッチング処理を施して加工歪層などの除去お
よび表面清浄化を行った後、膜厚3μmのTa薄膜からな
る再付着粒子剥離防止膜をアークイオンプレーティング
法により形成する以外は、実施例9と同様にしてスパッ
タリングターゲットを作製した。このスパッタリングタ
ーゲットについて、実施例9と同一条件下で成膜試験を
実施し、100ロット後、150ロット後、200ロット後の各
TaN膜上の0.2μm以上のダスト数をそれぞれ測定し
た。その測定結果を表7に示す。なお、表7には再付着
粒子剥離防止膜(Ta薄膜)の表面粗さを併せて示す。Example 11 Before forming a re-adhesion particle peeling prevention film, the surface of a Ta target was subjected to an etching treatment to remove a processing strain layer and the like and to clean the surface. A sputtering target was produced in the same manner as in Example 9 except that the anti-redeposition particle peeling film was formed by an arc ion plating method. For this sputtering target, a film formation test was performed under the same conditions as in Example 9, and the number of dust particles of 0.2 μm or more on each TaN film after 100, 150, and 200 lots was measured. Table 7 shows the measurement results. Table 7 also shows the surface roughness of the antiadhesion particle peeling prevention film (Ta thin film).
【0071】[0071]
【表7】 [Table 7]
【0072】実施例12 表面を鏡面加工したTaターゲット(試料1)と表面を
鏡面加工およびエッチング処理したTaターゲット(試
料2)をそれぞれ用意し、これらの表面外周部と側面部
に膜厚3μmのTa薄膜からなる再付着粒子剥離防止膜を
アークイオンプレーティング法により形成する以外は、
実施例9と同様にしてスパッタリングターゲットを作製
した。これらのスパッタリングターゲットについて、実
施例9と同一条件下で成膜試験を実施し、100ロット
後、150ロット後、200ロット後の各TaN膜上の0.2μm
以上のダスト数をそれぞれ測定した。それらの測定結果
を表8に示す。なお、表8には再付着粒子剥離防止膜
(Ta薄膜)の表面粗さを併せて示す。Example 12 A Ta target (sample 1) having a mirror-finished surface and a Ta target (sample 2) having a mirror-finished surface and an etched surface were prepared, and a 3 μm-thick film was formed on the outer periphery and side surfaces thereof. Except for forming a redeposition particle peeling prevention film made of a Ta thin film by an arc ion plating method,
A sputtering target was produced in the same manner as in Example 9. For these sputtering targets, a film formation test was performed under the same conditions as in Example 9 and 0.2 μm on each TaN film after 100 lots, 150 lots, and 200 lots.
Each of the above dust numbers was measured. Table 8 shows the measurement results. Table 8 also shows the surface roughness of the reattachment particle peeling prevention film (Ta thin film).
【0073】[0073]
【表8】 [Table 8]
【0074】[0074]
【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、それ自体からの再付着物の
剥離、脱落を有効に抑制し得るため、この再付着物の剥
離、脱落に起因するダストの発生を大幅に低減すること
ができる。従って、高品質のスパッタ膜を再現性よく提
供することが可能となる。As described above, according to the sputtering target of the present invention, the detachment and detachment of the reattachment from itself can be effectively suppressed. Generation of dust can be significantly reduced. Therefore, it is possible to provide a high quality sputtered film with good reproducibility.
【図1】 本発明の第1の実施形態によるスパッタリン
グターゲットの概略構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a sputtering target according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 一般的なマグネトロンスパッタリング装置の
構成を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a general magnetron sputtering apparatus.
【図3】 本発明の第2の実施形態によるスパッタリン
グターゲットの概略構成を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of a sputtering target according to a second embodiment of the present invention.
【図4】 図3に示すスパッタリングターゲットの変形
例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a modification of the sputtering target shown in FIG.
1……ターゲット本体 2……バッキングプレート 3、7……スパッタリングターゲット 4……再付着粒子剥離防止膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Target body 2 ... Backing plate 3, 7 ... Sputtering target 4 ... Re-adhesion particle peeling prevention film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石上 隆 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 渡邊 光一 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 渡辺 高志 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 藤岡 直美 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 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 鈴木 幸伸 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 DC07 DC12 4M104 BB01 BB02 BB04 BB05 BB06 BB08 BB13 BB14 BB16 BB17 BB18 BB32 BB36 DD39 DD40 DD42 HH20 5F103 AA08 BB22 BB60 DD28 RR10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Takashi Ishigami, 8-8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Office (72) Koichi Watanabe 8th, Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa (72) Inventor Takashi Watanabe, Inc.8, Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Office (72) Naomi Fujioka, 8-8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Corporation Inside Yokohama Works (72) Inventor Yasuo Takasaka 8th Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Toshiba Yokohama Works (72) Inventor Yukinobu Suzuki 8th Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Yokohama Co., Ltd. F-term (reference) 4K029 DC07 DC12 4M104 BB01 BB02 BB04 BB05 BB06 BB08 BB13 BB14 BB16 BB17 BB18 BB3 2 BB36 DD39 DD40 DD42 HH20 5F103 AA08 BB22 BB60 DD28 RR10
Claims (8)
一部に設けられ、PVD法またはCVD法により形成さ
れた再付着粒子剥離防止膜とを具備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 comprising: a target main body; and a re-adhesion particle peeling prevention film provided on at least a part of a non-erosion region of the target main body and formed by a PVD method or a CVD method. .
トにおいて、 前記ターゲット本体はバッキングプレートにより支持さ
れてい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 target body is supported by a backing plate.
られ、PVD法またはCVD法により形成された再付着
粒子剥離防止膜とを具備することを特徴とするスパッタ
リングターゲット。3. A target body, a backing plate for supporting the target body, and a redeposition particle peeling prevention film provided on at least a part of a surface of the backing plate and formed by a PVD method or a CVD method. A sputtering target.
トにおいて、 さらに、前記ターゲット本体の非エロージョン領域の少
なくとも一部に前記再付着粒子剥離防止膜が形成されて
い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 3, wherein the reattachment particle separation preventing film is formed on at least a part of a non-erosion region of the target body.
記載のスパッタリングターゲットにおいて、 前記再付着粒子剥離防止膜は、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法またはCVD法により形成された金
属薄膜または金属化合物薄膜からなることを特徴とする
スパッタリングターゲット。5. The sputtering target according to claim 1, wherein the reattachment particle separation preventing film is a metal thin film or metal formed by a sputtering method, an ion plating method, or a CVD method. A sputtering target comprising a compound thin film.
記載のスパッタリングターゲットにおいて、 前記再付着粒子剥離防止膜は、前記ターゲット本体を構
成する金属元素を含む金属薄膜または金属化合物薄膜か
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 reattachment particle peeling prevention film is formed of a metal thin film or a metal compound thin film containing a metal element constituting the target main body. A sputtering target characterized by the above-mentioned.
記載のスパッタリングターゲットにおいて、 前記ターゲット本体は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、
Ta、Cr、Mo、W、Pt、Ag、Ir、Ru、F
e、Ni、Co、Al、Cu、SiおよびGe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。7. The sputtering target according to claim 1, wherein the target body is made of Ti, Zr, Hf, V, Nb,
Ta, Cr, Mo, W, Pt, Ag, Ir, Ru, F
A sputtering target comprising a simple substance of a metal element selected from e, Ni, Co, Al, Cu, Si and Ge, or an alloy or a compound containing the metal element.
る被成膜試料保持部と、前記真空容器内に前記被成膜試
料保持部と対向して配置されるターゲット部とを具備す
るスパッタリング装置において、 前記ターゲット部は、請求項1ないし請求項7のいずれ
か1項記載のスパッタリングターゲットを有することを
特徴とするスパッタリング装置。8. A vacuum vessel, a film-holding sample holding section disposed in the vacuum vessel, and a target section disposed in the vacuum vessel so as to face the film-forming sample holding section. A sputtering apparatus, wherein the target section includes the sputtering target according to any one of claims 1 to 7.
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