JP2002146524A - パーティクル発生の少ないスパッタリングターゲット - Google Patents
パーティクル発生の少ないスパッタリングターゲットInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スパッタリングターゲットの側面から発生す
る堆積物の剥離・飛散を防止する。 【解決手段】 スパッタリングターゲットの少なくとも
側面に、溶射皮膜を備えていることを特徴とするパーテ
ィクル発生の少ないスパッタリングターゲット。
る堆積物の剥離・飛散を防止する。 【解決手段】 スパッタリングターゲットの少なくとも
側面に、溶射皮膜を備えていることを特徴とするパーテ
ィクル発生の少ないスパッタリングターゲット。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、成膜中にパーティ
クル発生の少ないスパッタリングターゲットに関する。
クル発生の少ないスパッタリングターゲットに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、膜厚や成分を容易に制御できるス
パッタリング法が、電子・電気部品用材料の成膜法の一
つとして多く使用されている。このスパッタリング法は
正の電極と負の電極とからなるターゲットとを対向さ
せ、不活性ガス雰囲気下でこれらの基板とターゲットの
間に高電圧を印加して電場を発生させるものであり、こ
の時電離した電子と不活性ガスが衝突してプラズマが形
成され、このプラズマ中の陽イオンがターゲット（負の
電極）表面に衝突してターゲット構成原子を叩きだし、
この飛び出した原子が対向する基板表面に付着して膜が
形成されるという原理を用いたものである。
パッタリング法が、電子・電気部品用材料の成膜法の一
つとして多く使用されている。このスパッタリング法は
正の電極と負の電極とからなるターゲットとを対向さ
せ、不活性ガス雰囲気下でこれらの基板とターゲットの
間に高電圧を印加して電場を発生させるものであり、こ
の時電離した電子と不活性ガスが衝突してプラズマが形
成され、このプラズマ中の陽イオンがターゲット（負の
電極）表面に衝突してターゲット構成原子を叩きだし、
この飛び出した原子が対向する基板表面に付着して膜が
形成されるという原理を用いたものである。
【０００３】このスパッタリング法による薄膜の形成に
際し、パーティクルの発生という問題が大きく取り上げ
られるようになってきた。このパーティクルは、例えば
スパッタリング法におけるターゲット起因のものについ
て説明すると、ターゲットをスパッタリングした場合、
薄膜は基板以外に薄膜形成装置の内壁や内部にある部材
等のいたるところに堆積する。ターゲットのエロージョ
ン部以外の面及び側面も例外ではなく、スパッタ粒子が
堆積しているのが観察される。そしてこのような薄膜形
成装置内にある部材等から剥離した薄片が直接基板表面
に飛散して付着することがパーティクル発生の大きな原
因の一つであると考えられている。なお、一般にはター
ゲットの側面は直接プラズマに向き合っている訳ではな
いので、側面からのパーティクルの発生を問題視してい
る例は少ない。したがって、これまでターゲットの中央
部と外周縁部の非エロージョン部に対策を講ずる例が多
かったが、ターゲット使用効率向上のためスパッタ面の
全面がスパッタされる傾向にあり、このような対策は逆
にパーティクルを増加させる可能性がある。
際し、パーティクルの発生という問題が大きく取り上げ
られるようになってきた。このパーティクルは、例えば
スパッタリング法におけるターゲット起因のものについ
て説明すると、ターゲットをスパッタリングした場合、
薄膜は基板以外に薄膜形成装置の内壁や内部にある部材
等のいたるところに堆積する。ターゲットのエロージョ
ン部以外の面及び側面も例外ではなく、スパッタ粒子が
堆積しているのが観察される。そしてこのような薄膜形
成装置内にある部材等から剥離した薄片が直接基板表面
に飛散して付着することがパーティクル発生の大きな原
因の一つであると考えられている。なお、一般にはター
ゲットの側面は直接プラズマに向き合っている訳ではな
いので、側面からのパーティクルの発生を問題視してい
る例は少ない。したがって、これまでターゲットの中央
部と外周縁部の非エロージョン部に対策を講ずる例が多
かったが、ターゲット使用効率向上のためスパッタ面の
全面がスパッタされる傾向にあり、このような対策は逆
にパーティクルを増加させる可能性がある。
【０００４】最近では、ＬＳＩ半導体デバイスの集積度
が上がる（１６Ｍビット、６４Ｍビットさらには２５６
Ｍビット）一方、配線幅が０．２５μｍ以下になるなど
により微細化されつつあるので、上記のようなパーティ
クルによる配線の断線や短絡と言った問題が、より頻発
するようになった。このように、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ーティクルの発生は
一層大きな問題となってきた。
が上がる（１６Ｍビット、６４Ｍビットさらには２５６
Ｍビット）一方、配線幅が０．２５μｍ以下になるなど
により微細化されつつあるので、上記のようなパーティ
クルによる配線の断線や短絡と言った問題が、より頻発
するようになった。このように、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ーティクルの発生は
一層大きな問題となってきた。
【０００５】一般に、スパッタリングターゲットはそれ
よりも寸法が大きいバッキングプレートに溶接、拡散接
合あるいははんだ付け等の手段により接合されるが、ス
パッタリングの安定性から、バッキングプレートに接合
するスパッタリングターゲットの側面が該バッキングプ
レートに向かって、通常末広がりの傾斜面を持つように
形成されている。既に知られているように、バッキング
プレートは背面が冷却材と接触してターゲットを冷却す
る役目を持っており、熱伝導性の良いアルミニウムや銅
又はこれらの合金等の材料が使用されている。前記スパ
ッタリングターゲットの側面は、スパッタリングによる
エロージョンを受ける（摩耗）箇所ではない。しかし、
ターゲットのエロージョン面に近接しているので、スパ
ッタリング操作中に飛来するスパッタ粒子が付着し、よ
り堆積するという傾向がある。
よりも寸法が大きいバッキングプレートに溶接、拡散接
合あるいははんだ付け等の手段により接合されるが、ス
パッタリングの安定性から、バッキングプレートに接合
するスパッタリングターゲットの側面が該バッキングプ
レートに向かって、通常末広がりの傾斜面を持つように
形成されている。既に知られているように、バッキング
プレートは背面が冷却材と接触してターゲットを冷却す
る役目を持っており、熱伝導性の良いアルミニウムや銅
又はこれらの合金等の材料が使用されている。前記スパ
ッタリングターゲットの側面は、スパッタリングによる
エロージョンを受ける（摩耗）箇所ではない。しかし、
ターゲットのエロージョン面に近接しているので、スパ
ッタリング操作中に飛来するスパッタ粒子が付着し、よ
り堆積するという傾向がある。
【０００６】一般に、スパッタリングターゲットのエロ
ージョン面は旋盤加工により平滑面としており、また前
記傾斜している側面も同様に旋盤加工されている。とこ
ろが、このような傾斜側面から、一旦付着したスパッタ
粒子（堆積物）が再び剥離し、それが浮遊してパーティ
クル発生の原因となることが分かった。また、このよう
な堆積物の剥離は平坦な周辺のエロージョン面近傍より
もむしろ、そこから離れている箇所からの方が、堆積物
の剥離が多くなっているのが観察された。このような現
象は、必ずしも明確に把握されていた訳でなく、また特
に対策が講じられていた訳でもない。しかしながら、上
記のように電子デバイス回路の高集積度化や微細化の要
請から、このような箇所からのパーティクルの発生も大
きな問題となってきた。このような問題を解決しようと
して、ターゲット側面及びバッキングプレートの近傍部
分をブラスト処理し、アンカー効果により付着力を向上
させる提案もなされた。しかし、この場合、ブラスト材
の残留による製品への汚染の問題、残留ブラスト材上に
堆積した付着粒子の剥離の問題、さらには付着膜の選択
的かつ不均一な成長による剥離の問題が新たに生じ、根
本的解決にはならなかった。また、特にこのようなブラ
スト処理しても、ターゲット側面及びバッキングプレー
トとの間には材質的な相違やそれによる熱膨張の差異、
さらには材料間で明確な段差が生ずるので、パーティク
ル発生の原因となる傾向がある。そして、この場合に
は、上記のようにエロージョン部から距離があるので、
これがパーティクル発生の原因となっていることに気付
かなという問題がある。
ージョン面は旋盤加工により平滑面としており、また前
記傾斜している側面も同様に旋盤加工されている。とこ
ろが、このような傾斜側面から、一旦付着したスパッタ
粒子（堆積物）が再び剥離し、それが浮遊してパーティ
クル発生の原因となることが分かった。また、このよう
な堆積物の剥離は平坦な周辺のエロージョン面近傍より
もむしろ、そこから離れている箇所からの方が、堆積物
の剥離が多くなっているのが観察された。このような現
象は、必ずしも明確に把握されていた訳でなく、また特
に対策が講じられていた訳でもない。しかしながら、上
記のように電子デバイス回路の高集積度化や微細化の要
請から、このような箇所からのパーティクルの発生も大
きな問題となってきた。このような問題を解決しようと
して、ターゲット側面及びバッキングプレートの近傍部
分をブラスト処理し、アンカー効果により付着力を向上
させる提案もなされた。しかし、この場合、ブラスト材
の残留による製品への汚染の問題、残留ブラスト材上に
堆積した付着粒子の剥離の問題、さらには付着膜の選択
的かつ不均一な成長による剥離の問題が新たに生じ、根
本的解決にはならなかった。また、特にこのようなブラ
スト処理しても、ターゲット側面及びバッキングプレー
トとの間には材質的な相違やそれによる熱膨張の差異、
さらには材料間で明確な段差が生ずるので、パーティク
ル発生の原因となる傾向がある。そして、この場合に
は、上記のようにエロージョン部から距離があるので、
これがパーティクル発生の原因となっていることに気付
かなという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、スパッタリ
ングターゲットの側面及び、特にターゲット側面とバッ
キングプレート間から発生する堆積物の剥離・飛散を直
接的に防止できるスパッタリングターゲットを得ること
を目的とする。
ングターゲットの側面及び、特にターゲット側面とバッ
キングプレート間から発生する堆積物の剥離・飛散を直
接的に防止できるスパッタリングターゲットを得ること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明者らは鋭意研究を行なった結果、スパッタ
リングターゲット側面及びターゲット側面とバッキング
プレート間の構造を工夫することにより、成膜中のパー
ティクル発生を効率良く抑制できるとの知見を得た。本
発明はこの知見に基づき、 １ スパッタリングターゲットの少なくとも側面に、表
面粗さ１０〜２０μｍＲａ(中心線平均粗さ)の溶射皮膜
を備えていることを特徴とするパーティクル発生の少な
いスパッタリングターゲット ２ スパッタリングターゲットの側面が傾斜面であるこ
とを特徴とする上記１記載のパーティクル発生の少ない
スパッタリングターゲット ３ バッキングプレートに接合するスパッタリングター
ゲットの側面が該バッキングプレートに向かって末広が
りの傾斜面を持つことを特徴とする上記１又は２記載の
パーティクル発生の少ないスパッタリングターゲット ４ スパッタリングターゲットの側面及びバッキングプ
レートの面に亘って連続的に溶射皮膜を備えていること
を特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のパーティク
ル発生の少ないスパッタリングターゲット ５ スパッタリングターゲットのスパッタ面よりもやや
離れた側面位置からバッキングプレート方向又はバッキ
ングプレート面に亘って溶射皮膜を備えていることを特
徴とする上記１〜４のそれぞれに記載のパーティクル発
生の少ないスパッタリングターゲット ６ 溶射皮膜としてアルミニウム合金を用いることを特
徴とする上記１〜５のそれぞれに記載のパーティクル発
生の少ないスパッタリングターゲット。を提供する。
めに、本発明者らは鋭意研究を行なった結果、スパッタ
リングターゲット側面及びターゲット側面とバッキング
プレート間の構造を工夫することにより、成膜中のパー
ティクル発生を効率良く抑制できるとの知見を得た。本
発明はこの知見に基づき、 １ スパッタリングターゲットの少なくとも側面に、表
面粗さ１０〜２０μｍＲａ(中心線平均粗さ)の溶射皮膜
を備えていることを特徴とするパーティクル発生の少な
いスパッタリングターゲット ２ スパッタリングターゲットの側面が傾斜面であるこ
とを特徴とする上記１記載のパーティクル発生の少ない
スパッタリングターゲット ３ バッキングプレートに接合するスパッタリングター
ゲットの側面が該バッキングプレートに向かって末広が
りの傾斜面を持つことを特徴とする上記１又は２記載の
パーティクル発生の少ないスパッタリングターゲット ４ スパッタリングターゲットの側面及びバッキングプ
レートの面に亘って連続的に溶射皮膜を備えていること
を特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載のパーティク
ル発生の少ないスパッタリングターゲット ５ スパッタリングターゲットのスパッタ面よりもやや
離れた側面位置からバッキングプレート方向又はバッキ
ングプレート面に亘って溶射皮膜を備えていることを特
徴とする上記１〜４のそれぞれに記載のパーティクル発
生の少ないスパッタリングターゲット ６ 溶射皮膜としてアルミニウム合金を用いることを特
徴とする上記１〜５のそれぞれに記載のパーティクル発
生の少ないスパッタリングターゲット。を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明のスパッタリングターゲッ
トは、矩形、円形、その他の形状のターゲットに適用で
きるもので、これらのターゲットは厚みがあるので、全
て側面を有している。この側面は上記のように、傾斜面
とすることが多いが、垂直な面あるいはこれらの面に継
続した平面を持つ構造のスパッタリングターゲットにも
適用できる。本発明はこれらを全て含むものである。本
発明の経緯を簡単に述べると、上記の通りスパッタリン
グターゲットの傾斜側面から、一旦付着したスパッタ粒
子（堆積物）が再び剥離し、それが浮遊してパーティク
ル発生の原因となることが観察されたが、このような堆
積物の剥離が平坦な周辺のエロージョン面近傍よりもむ
しろ、そこから離れている箇所からの方が、堆積物の剥
離が多くなっていることが分かった。したがって、パー
ティクル発生原因を究明するために、まずこのような現
象の調査を進めた。
トは、矩形、円形、その他の形状のターゲットに適用で
きるもので、これらのターゲットは厚みがあるので、全
て側面を有している。この側面は上記のように、傾斜面
とすることが多いが、垂直な面あるいはこれらの面に継
続した平面を持つ構造のスパッタリングターゲットにも
適用できる。本発明はこれらを全て含むものである。本
発明の経緯を簡単に述べると、上記の通りスパッタリン
グターゲットの傾斜側面から、一旦付着したスパッタ粒
子（堆積物）が再び剥離し、それが浮遊してパーティク
ル発生の原因となることが観察されたが、このような堆
積物の剥離が平坦な周辺のエロージョン面近傍よりもむ
しろ、そこから離れている箇所からの方が、堆積物の剥
離が多くなっていることが分かった。したがって、パー
ティクル発生原因を究明するために、まずこのような現
象の調査を進めた。
【００１０】上記の通り、スパッタリングターゲットの
エロージョン面は通常旋盤加工により平滑面とし、前記
傾斜している側面も同様に旋盤加工されているが、この
ような傾斜側面は旋盤加工の特性から、微視的に見れば
階段状に多数の段差が形成されていることが分かった。
このような、スパッタリングターゲットを使用してスパ
ッタリングした場合、平坦な周辺のエロージョン面及び
該エロージョン面近傍の傾斜面では、付着するスパッタ
粒子は比較的スピードが速く、エネルギーを持っている
ので、付着力も強いという傾向がある。したがって、ス
パッタリングで飛来するスパッタ粒子が層状に付着する
が、この層状付着物は剥離が少ない。そのため、これら
の層が剥れて浮遊するということは比較的少なく、パー
ティクル発生としてはむしろ問題が小さかった。
エロージョン面は通常旋盤加工により平滑面とし、前記
傾斜している側面も同様に旋盤加工されているが、この
ような傾斜側面は旋盤加工の特性から、微視的に見れば
階段状に多数の段差が形成されていることが分かった。
このような、スパッタリングターゲットを使用してスパ
ッタリングした場合、平坦な周辺のエロージョン面及び
該エロージョン面近傍の傾斜面では、付着するスパッタ
粒子は比較的スピードが速く、エネルギーを持っている
ので、付着力も強いという傾向がある。したがって、ス
パッタリングで飛来するスパッタ粒子が層状に付着する
が、この層状付着物は剥離が少ない。そのため、これら
の層が剥れて浮遊するということは比較的少なく、パー
ティクル発生としてはむしろ問題が小さかった。
【００１１】しかし、同じ傾斜面でも、平坦なエロージ
ョン面から遠くなるにしたがって、スパッタリングター
ゲットの傾斜面に付着するスパッタ粒子の数、厚さが少
なくなるということがあるにもかかわらず、このような
付着粒子の剥離が多くなるという全く逆の現象が見られ
た。この理由を究明すると、まずスパッタ粒子である
が、このスパッタ粒子は量が減るけれども、飛来するス
ピードが遅くなり付着エネルギーも小さくなることが分
かった。他方、ターゲットの側面は上記の通り階段状に
なっているため、平坦なエロージョン面から遠い側面で
は、多量に層状に付着するのではなく、各段ごとに少量
づつ、柱状に分離した粒子が付着しているのが観察され
た。そして、このような柱状の付着の形態は、一面の層
状付着に比べはるかに剥れやすいという傾向があった。
また、このような現象及び傾向は側面が垂直な場合より
も傾斜を有している場合に、より顕著であることがわか
った。したがって、このような剥離の形態を抑制し、ス
パッタリングターゲット側面からのパーティクル発生の
原因となる付着粒子の剥離を防止することが急務である
ことが分かった。
ョン面から遠くなるにしたがって、スパッタリングター
ゲットの傾斜面に付着するスパッタ粒子の数、厚さが少
なくなるということがあるにもかかわらず、このような
付着粒子の剥離が多くなるという全く逆の現象が見られ
た。この理由を究明すると、まずスパッタ粒子である
が、このスパッタ粒子は量が減るけれども、飛来するス
ピードが遅くなり付着エネルギーも小さくなることが分
かった。他方、ターゲットの側面は上記の通り階段状に
なっているため、平坦なエロージョン面から遠い側面で
は、多量に層状に付着するのではなく、各段ごとに少量
づつ、柱状に分離した粒子が付着しているのが観察され
た。そして、このような柱状の付着の形態は、一面の層
状付着に比べはるかに剥れやすいという傾向があった。
また、このような現象及び傾向は側面が垂直な場合より
も傾斜を有している場合に、より顕著であることがわか
った。したがって、このような剥離の形態を抑制し、ス
パッタリングターゲット側面からのパーティクル発生の
原因となる付着粒子の剥離を防止することが急務である
ことが分かった。
【００１２】本発明の説明に当たって、スパッタリング
ターゲットとバッキングプレート組立体の構造を図１に
示す。通常、スパッタリングターゲット１がバッキング
プレート２の上に載せられ、ロウ接等により接合されて
いる。図２はこの変形であり、スパッタリングターゲッ
ト３とバッキングプレート４との組立体において、スパ
ッタリング中にスパッタ粒子が飛来して付着するバッキ
ングプレート領域をターゲット３と同一の材料としたも
のである。すなわち、この例ではターゲット３はバッキ
ングプレート４内に埋め込まれた形態をしているが、タ
ーゲット３の縁部がスパッタリング中にスパッタ粒子が
飛来して付着するバッキングプレート領域を超える形状
としたものである。
ターゲットとバッキングプレート組立体の構造を図１に
示す。通常、スパッタリングターゲット１がバッキング
プレート２の上に載せられ、ロウ接等により接合されて
いる。図２はこの変形であり、スパッタリングターゲッ
ト３とバッキングプレート４との組立体において、スパ
ッタリング中にスパッタ粒子が飛来して付着するバッキ
ングプレート領域をターゲット３と同一の材料としたも
のである。すなわち、この例ではターゲット３はバッキ
ングプレート４内に埋め込まれた形態をしているが、タ
ーゲット３の縁部がスパッタリング中にスパッタ粒子が
飛来して付着するバッキングプレート領域を超える形状
としたものである。
【００１３】本発明は、このようなスパッタリングター
ゲットの少なくとも側面に、溶射皮膜を形成したスパッ
タリングターゲットである。図１及び図２において、符
号５は溶射皮膜を示す。溶射皮膜はターゲット側面のス
パッタ面よりも低い位置に形成するので十分である。タ
ーゲット側面のスパッタ面近傍位置では、殆ど剥離が生
じないからである。また、溶射材による汚染が懸念され
るような場合は、むしろ図１及び図２に示すようにスパ
ッタ面よりも若干離れた位置（低い位置）からバッキン
グプレート方向又はバッキングプレート上に亘って形成
するのが望ましい。これによって、溶射皮膜固有の表面
粗さと表面構造によるアンカー効果により、該部分への
堆積物の剥離が減少し、パーティクルの発生が減少する
という著しい効果を示した。溶射皮膜の材料としては、
ターゲット材料と同質の材料を使用できるし、また他の
材料を使用することもできる。この場合、制限となるの
は基板へのスパッタリング薄膜が汚染されない材料であ
ることが望ましいということだけである。上記の通り、
溶射皮膜は、固有のアンカー効果を示すので、溶射皮膜
脆弱で溶射皮膜自体が剥離することにより汚染の原因と
ならない限り、特に制限を受けない。その例を示すと、
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃ
ｕ、これらを主成分とする合金、これらの窒化物、炭化
物、炭窒化物、酸化物等を使用できる。また、バッキン
グプレート材としては、通常使用されている銅、銅合金
系、アルミニウム、アルミニウム合金系等を使用でき、
これらに制限はない。
ゲットの少なくとも側面に、溶射皮膜を形成したスパッ
タリングターゲットである。図１及び図２において、符
号５は溶射皮膜を示す。溶射皮膜はターゲット側面のス
パッタ面よりも低い位置に形成するので十分である。タ
ーゲット側面のスパッタ面近傍位置では、殆ど剥離が生
じないからである。また、溶射材による汚染が懸念され
るような場合は、むしろ図１及び図２に示すようにスパ
ッタ面よりも若干離れた位置（低い位置）からバッキン
グプレート方向又はバッキングプレート上に亘って形成
するのが望ましい。これによって、溶射皮膜固有の表面
粗さと表面構造によるアンカー効果により、該部分への
堆積物の剥離が減少し、パーティクルの発生が減少する
という著しい効果を示した。溶射皮膜の材料としては、
ターゲット材料と同質の材料を使用できるし、また他の
材料を使用することもできる。この場合、制限となるの
は基板へのスパッタリング薄膜が汚染されない材料であ
ることが望ましいということだけである。上記の通り、
溶射皮膜は、固有のアンカー効果を示すので、溶射皮膜
脆弱で溶射皮膜自体が剥離することにより汚染の原因と
ならない限り、特に制限を受けない。その例を示すと、
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃ
ｕ、これらを主成分とする合金、これらの窒化物、炭化
物、炭窒化物、酸化物等を使用できる。また、バッキン
グプレート材としては、通常使用されている銅、銅合金
系、アルミニウム、アルミニウム合金系等を使用でき、
これらに制限はない。
【００１４】スパッタリングターゲットの側面が傾斜面
である場合、特にバッキングプレートに接合するスパッ
タリングターゲットの側面が該バッキングプレートに向
かって末広がりの傾斜面を持つスパッタリングターゲッ
トにも使用できる。特に、本発明の溶射皮膜は、スパッ
タリングターゲットの側面及びバッキングプレートの面
に亘って連続的に溶射皮膜が形成されているのが望まし
い。上記の通り、ターゲット側面及びバッキングプレー
トとの間には材質的な相違やそれによる熱膨張の差異、
さらには材料間で明確な段差が生じ、パーティクル発生
の原因となるが、この部位により強固なアンカー効果を
有する溶射皮膜を形成することにより、パーティクル発
生を効果的に防止できる。バッキングプレートへの連続
した溶射皮膜の形成は、ターゲットの露出した面の全て
であってもよいし、またターゲットとの接合部近傍であ
ってもよい。本発明はこれらの全てを含む。したがっ
て、図２に示す構造にも適用でき、スパッタリングター
ゲットの側面、下方平坦面及びバッキングプレートの面
に亘って連続的に溶射皮膜が形成できるのは当然であ
る。
である場合、特にバッキングプレートに接合するスパッ
タリングターゲットの側面が該バッキングプレートに向
かって末広がりの傾斜面を持つスパッタリングターゲッ
トにも使用できる。特に、本発明の溶射皮膜は、スパッ
タリングターゲットの側面及びバッキングプレートの面
に亘って連続的に溶射皮膜が形成されているのが望まし
い。上記の通り、ターゲット側面及びバッキングプレー
トとの間には材質的な相違やそれによる熱膨張の差異、
さらには材料間で明確な段差が生じ、パーティクル発生
の原因となるが、この部位により強固なアンカー効果を
有する溶射皮膜を形成することにより、パーティクル発
生を効果的に防止できる。バッキングプレートへの連続
した溶射皮膜の形成は、ターゲットの露出した面の全て
であってもよいし、またターゲットとの接合部近傍であ
ってもよい。本発明はこれらの全てを含む。したがっ
て、図２に示す構造にも適用でき、スパッタリングター
ゲットの側面、下方平坦面及びバッキングプレートの面
に亘って連続的に溶射皮膜が形成できるのは当然であ
る。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の実施例及び比較例を説明す
る。なお、実施例はあくまで本発明の一例であり、この
実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の
技術思想に基づく、変形や他の態様は全て本発明に包含
される。 （実施例１）直径３００ｍｍ、厚み１０ｍｍの高純度Ｔ
ｉ（純度５Ｎ）である平面的にみて円盤状のターゲット
を、Ａｌ合金製バッキングプレートに拡散接合によりボ
ンディングし、総厚み１７ｍｍのスパッタリングターゲ
ット−バッキングプレート組立体を作製した。この構造
は、図1に示すターゲットとバッキングプレートの組立
て構造である。このターゲットの側面に、Ａｌを溶射し
表面粗さ１６、１４、１７μｍＲａ、厚さ２５０μｍの
溶射皮膜を形成した。これをマグネトロンスパッタリン
グスパッタ装置に装着し、ＴｉＮの反応性（リアクティ
ブ）スパッタリングを行い、２０μｍ厚に至るまでのＴ
ｉＮ膜を形成し、パーティクルの発生状況を調べた。対
比のために、本発明の条件から外れる、すなわち側面に
溶射皮膜を形成しないターゲットを作製し、同様の条件
で４μｍ厚ＴｉＮの反応性スパッタリングを実施し、パ
ーティクルの発生について調べた。また同様に、表面粗
さ５μｍ、７μｍ、２３μｍＲａの溶射皮膜を側面に形
成したターゲットを作製して同様の条件で４μｍ厚のＴ
ｉＮの反応性スパッタリングを実施し、パーティクルの
発生について調べた（比較例１）。下記の結果は１０試
料のテストの平均とした。以上の実施例１の結果を、比
較例１とともに表１に示す。
る。なお、実施例はあくまで本発明の一例であり、この
実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の
技術思想に基づく、変形や他の態様は全て本発明に包含
される。 （実施例１）直径３００ｍｍ、厚み１０ｍｍの高純度Ｔ
ｉ（純度５Ｎ）である平面的にみて円盤状のターゲット
を、Ａｌ合金製バッキングプレートに拡散接合によりボ
ンディングし、総厚み１７ｍｍのスパッタリングターゲ
ット−バッキングプレート組立体を作製した。この構造
は、図1に示すターゲットとバッキングプレートの組立
て構造である。このターゲットの側面に、Ａｌを溶射し
表面粗さ１６、１４、１７μｍＲａ、厚さ２５０μｍの
溶射皮膜を形成した。これをマグネトロンスパッタリン
グスパッタ装置に装着し、ＴｉＮの反応性（リアクティ
ブ）スパッタリングを行い、２０μｍ厚に至るまでのＴ
ｉＮ膜を形成し、パーティクルの発生状況を調べた。対
比のために、本発明の条件から外れる、すなわち側面に
溶射皮膜を形成しないターゲットを作製し、同様の条件
で４μｍ厚ＴｉＮの反応性スパッタリングを実施し、パ
ーティクルの発生について調べた。また同様に、表面粗
さ５μｍ、７μｍ、２３μｍＲａの溶射皮膜を側面に形
成したターゲットを作製して同様の条件で４μｍ厚のＴ
ｉＮの反応性スパッタリングを実施し、パーティクルの
発生について調べた（比較例１）。下記の結果は１０試
料のテストの平均とした。以上の実施例１の結果を、比
較例１とともに表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】試料Ｎｏ．１〜３は本発明の実施例であ
り、試料Ｎｏ．４、５、６、７は比較例である。同表
中、各試料について、スパッタ粒子の付着形態と剥離の
有無を観察したものである。上記表１から明らかなよう
に、比較例である試料Ｎｏ．４の側面に溶射皮膜を形成
していないものは、スパッタ粒子が柱状に堆積し、４μ
ｍ厚のＴｉＮ膜で（膜厚が薄いにもかかわらず）、側面
における堆積膜の多数の剥離が観察された。これは、側
面のアンカー効果が殆ど無いためと考えられる。また、
比較例である試料Ｎｏ５、６は、溶射皮膜の表面粗さが
小さくてアンカー効果が低かったものと考えられる。比
較例である試料７は溶射皮膜の各粒子結合が弱く、溶射
膜自体の剥離が起こったものと考えられる。これに対
し、本実施例の試料Ｎｏ．１〜３については、スパッタ
粒子が層状に均一に堆積しているのが観察され、剥離は
なかった。上記実施例では、一例を示したものである
が、ＴｉＮの反応性スパッタリング以外の、他のスパッ
タ条件でも同様な結果となり、またスパッタリングター
ゲットの形状を替えても同結果が得られた。
り、試料Ｎｏ．４、５、６、７は比較例である。同表
中、各試料について、スパッタ粒子の付着形態と剥離の
有無を観察したものである。上記表１から明らかなよう
に、比較例である試料Ｎｏ．４の側面に溶射皮膜を形成
していないものは、スパッタ粒子が柱状に堆積し、４μ
ｍ厚のＴｉＮ膜で（膜厚が薄いにもかかわらず）、側面
における堆積膜の多数の剥離が観察された。これは、側
面のアンカー効果が殆ど無いためと考えられる。また、
比較例である試料Ｎｏ５、６は、溶射皮膜の表面粗さが
小さくてアンカー効果が低かったものと考えられる。比
較例である試料７は溶射皮膜の各粒子結合が弱く、溶射
膜自体の剥離が起こったものと考えられる。これに対
し、本実施例の試料Ｎｏ．１〜３については、スパッタ
粒子が層状に均一に堆積しているのが観察され、剥離は
なかった。上記実施例では、一例を示したものである
が、ＴｉＮの反応性スパッタリング以外の、他のスパッ
タ条件でも同様な結果となり、またスパッタリングター
ゲットの形状を替えても同結果が得られた。
【００１８】（実施例２）実施例１と同様に、直径３０
０ｍｍ、厚み１０ｍｍの高純度Ｔｉ（純度５Ｎ）である
平面的にみて円盤状のターゲットを、Ａｌ合金製バッキ
ングプレートに拡散接合によりボンディングし、総厚み
１７ｍｍの図２に示す構造のスパッタリングターゲット
−バッキングプレート組立体を作製した。このターゲッ
トの側面及びバッキングプレートに、連続的にＡｌを溶
射し表面粗さ１６、１２、１８μｍＲａの、厚さ３００
μｍの溶射皮膜を形成した。これをマグネトロンスパッ
タリングスパッタ装置に装着し、ＴｉＮの反応性（リア
クティブ）スパッタリングを行い、３０μｍ厚に至るま
でのＴｉＮ膜を形成し、パーティクルの発生状況を調べ
た。対比のために、同構造のスパッタリングターゲット
−バッキングプレート組立体の側面に溶射皮膜を形成し
ないターゲットのパーティクルの発生状況調べた。また
同様に、表面粗さ５、８、２５μｍＲａ溶射皮膜を側面
に形成したターゲットを作製して同様の条件で３μｍ厚
のＴｉＮの反応性スパッタリングを実施し、パーティク
ルの発生について調べた（比較例２）。下記の結果は１
０試料のテストの平均とした。以上の実施例２の結果
を、比較例２とともに表２に示す。
０ｍｍ、厚み１０ｍｍの高純度Ｔｉ（純度５Ｎ）である
平面的にみて円盤状のターゲットを、Ａｌ合金製バッキ
ングプレートに拡散接合によりボンディングし、総厚み
１７ｍｍの図２に示す構造のスパッタリングターゲット
−バッキングプレート組立体を作製した。このターゲッ
トの側面及びバッキングプレートに、連続的にＡｌを溶
射し表面粗さ１６、１２、１８μｍＲａの、厚さ３００
μｍの溶射皮膜を形成した。これをマグネトロンスパッ
タリングスパッタ装置に装着し、ＴｉＮの反応性（リア
クティブ）スパッタリングを行い、３０μｍ厚に至るま
でのＴｉＮ膜を形成し、パーティクルの発生状況を調べ
た。対比のために、同構造のスパッタリングターゲット
−バッキングプレート組立体の側面に溶射皮膜を形成し
ないターゲットのパーティクルの発生状況調べた。また
同様に、表面粗さ５、８、２５μｍＲａ溶射皮膜を側面
に形成したターゲットを作製して同様の条件で３μｍ厚
のＴｉＮの反応性スパッタリングを実施し、パーティク
ルの発生について調べた（比較例２）。下記の結果は１
０試料のテストの平均とした。以上の実施例２の結果
を、比較例２とともに表２に示す。
【００１９】
【表２】
【００２０】試料Ｎｏ．８〜１０は本発明の実施例であ
り、試料Ｎｏ．１１〜１４は比較例である。同表中、各
試料について、スパッタ粒子の付着形態と剥離の有無を
観察したものである。上記表２から明らかなように、比
較例である試料Ｎｏ．１１の側面に溶射皮膜を形成して
いないものは、スパッタ粒子が柱状に堆積し、４μｍ厚
のＴｉＮ膜で（膜厚が薄いにもかかわらず）、側面にお
ける堆積膜の多数の剥離が観察された。これは、側面の
アンカー効果が殆ど無いためと考えられる。また比較例
である試料Ｎｏ．１２，１３は溶射皮膜の表面粗さが小
さくてアンカー効果が低かったものと考えられる。比較
例であるＮｏ．１４は溶射皮膜の各粒子統合が弱く溶射
膜自体の剥離がおこったものと考えられる。これに対
し、本実施例の試料Ｎｏ．８〜１０については、スパッ
タ粒子が層状に均一に堆積しているのが観察され、剥離
はなかった。本実施例のように、ターゲットの側面及び
バッキングプレートに連続的にＡｌを溶射したものは、
スパッタ粒子の剥離防止効果が高く、パーティクルの発
生防止にさらに有効である。
り、試料Ｎｏ．１１〜１４は比較例である。同表中、各
試料について、スパッタ粒子の付着形態と剥離の有無を
観察したものである。上記表２から明らかなように、比
較例である試料Ｎｏ．１１の側面に溶射皮膜を形成して
いないものは、スパッタ粒子が柱状に堆積し、４μｍ厚
のＴｉＮ膜で（膜厚が薄いにもかかわらず）、側面にお
ける堆積膜の多数の剥離が観察された。これは、側面の
アンカー効果が殆ど無いためと考えられる。また比較例
である試料Ｎｏ．１２，１３は溶射皮膜の表面粗さが小
さくてアンカー効果が低かったものと考えられる。比較
例であるＮｏ．１４は溶射皮膜の各粒子統合が弱く溶射
膜自体の剥離がおこったものと考えられる。これに対
し、本実施例の試料Ｎｏ．８〜１０については、スパッ
タ粒子が層状に均一に堆積しているのが観察され、剥離
はなかった。本実施例のように、ターゲットの側面及び
バッキングプレートに連続的にＡｌを溶射したものは、
スパッタ粒子の剥離防止効果が高く、パーティクルの発
生防止にさらに有効である。
【００２１】（実施例３）実施例１と同様に、直径３０
０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの高純度Ｔｉ（純度５Ｎ）である
平面的にみて円盤状のターゲットを、Ａｌ合金製バッキ
ングプレートに拡散接合によりボンディングし、総厚み
１７ｍｍの図１に示す構造のスパッタリングターゲット
−バッキングプレート組立体を作製した。このターゲッ
トの側面にＡｌ＋５％Ｍｇ合金を溶射し、表面粗さ１
４、１７、１９μｍＲａ、厚さ２５０μｍの溶射皮膜を
形成した。これをマグネトロンスパッタリングスパッタ
装置に装着し、ＴｉＮの反応性（リアクティブ）スパッ
タリングを行い、３５μｍ厚に至るまでのＴｉＮ膜を形
成し、パーティクルの発生状況を調べた。対比のため
に、同構造のスパッタリングターゲット−バッキングプ
レート組立体の側面に表面粗さ４、７、２７μｍＲａ溶
射皮膜を形成したターゲットを作製して同様の条件で５
μｍ厚のＴｉＮの反応性スパッタリングを実施し、パー
ティクルの発生について調べた（比較例３）。下記の結
果は１０試料のテストの平均とした。以上の実施例３の
結果を、比較例３とともに表３に示す。
０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの高純度Ｔｉ（純度５Ｎ）である
平面的にみて円盤状のターゲットを、Ａｌ合金製バッキ
ングプレートに拡散接合によりボンディングし、総厚み
１７ｍｍの図１に示す構造のスパッタリングターゲット
−バッキングプレート組立体を作製した。このターゲッ
トの側面にＡｌ＋５％Ｍｇ合金を溶射し、表面粗さ１
４、１７、１９μｍＲａ、厚さ２５０μｍの溶射皮膜を
形成した。これをマグネトロンスパッタリングスパッタ
装置に装着し、ＴｉＮの反応性（リアクティブ）スパッ
タリングを行い、３５μｍ厚に至るまでのＴｉＮ膜を形
成し、パーティクルの発生状況を調べた。対比のため
に、同構造のスパッタリングターゲット−バッキングプ
レート組立体の側面に表面粗さ４、７、２７μｍＲａ溶
射皮膜を形成したターゲットを作製して同様の条件で５
μｍ厚のＴｉＮの反応性スパッタリングを実施し、パー
ティクルの発生について調べた（比較例３）。下記の結
果は１０試料のテストの平均とした。以上の実施例３の
結果を、比較例３とともに表３に示す。
【００２２】
【表３】
【００２３】試料Ｎｏ．１５〜１７は本発明の実施例で
あり、試料Ｎｏ．１８〜２０は比較例である。同表中、
各試料について、スパッタ粒子の付着形態と剥離の有無
を観察したものである。上記表３から明らかなように、
比較例である試料Ｎｏ．１８、１９はスパッタ粒子の剥
離が観察された。これは、溶射皮膜の表面粗さが小さく
てアンカー効果が低かったのが原因と考えられる。ま
た、比較例であるＮｏ．２０は溶射膜自体の剥離が観察
されたが、これは溶射皮膜の各粒子結合が弱く、その結
果溶射皮膜自体の剥離がおこったものと考えられる。こ
れに対し、本実施例の試料Ｎｏ．１５〜１７について
は、スパッタ粒子が層状に均一に堆積しているのが観察
され、剥離はなかった。
あり、試料Ｎｏ．１８〜２０は比較例である。同表中、
各試料について、スパッタ粒子の付着形態と剥離の有無
を観察したものである。上記表３から明らかなように、
比較例である試料Ｎｏ．１８、１９はスパッタ粒子の剥
離が観察された。これは、溶射皮膜の表面粗さが小さく
てアンカー効果が低かったのが原因と考えられる。ま
た、比較例であるＮｏ．２０は溶射膜自体の剥離が観察
されたが、これは溶射皮膜の各粒子結合が弱く、その結
果溶射皮膜自体の剥離がおこったものと考えられる。こ
れに対し、本実施例の試料Ｎｏ．１５〜１７について
は、スパッタ粒子が層状に均一に堆積しているのが観察
され、剥離はなかった。
【００２４】（実施例４）実施例２と同様に、直径３０
０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの高純度Ｔｉ（純度５Ｎ）である
平面的にみて円盤状のターゲットを、Ａｌ合金製バッキ
ングプレートに拡散接合によりボンディングし、総厚み
１７ｍｍの図２に示す構造のスパッタリングターゲット
−バッキングプレート組立体を作製した。このターゲッ
トの側面及びバッキングプレートに、連続的にＡｌ＋５
％Ｍｇ合金を溶射し、表面粗さ１５、１３、１８μｍＲ
ａ、厚さ３００μｍの溶射皮膜を形成した。これをマグ
ネトロンスパッタリングスパッタ装置に装着し、ＴｉＮ
の反応性（リアクティブ）スパッタリングを行い、３７
μｍ厚に至るまでのＴｉＮ膜を形成し、パーティクルの
発生状況を調べた。対比のために、同構造のスパッタリ
ングターゲット−バッキングプレート組立体の側面に表
面粗さ３、８、２６μｍＲａ溶射皮膜を形成したターゲ
ットを作製して同様の条件で６μｍ厚のＴｉＮの反応性
スパッタリングを実施し、パーティクルの発生について
調べた（比較例４）。下記の結果は１０試料のテストの
平均とした。以上の実施例４の結果を、比較例４ととも
に表４に示す。
０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの高純度Ｔｉ（純度５Ｎ）である
平面的にみて円盤状のターゲットを、Ａｌ合金製バッキ
ングプレートに拡散接合によりボンディングし、総厚み
１７ｍｍの図２に示す構造のスパッタリングターゲット
−バッキングプレート組立体を作製した。このターゲッ
トの側面及びバッキングプレートに、連続的にＡｌ＋５
％Ｍｇ合金を溶射し、表面粗さ１５、１３、１８μｍＲ
ａ、厚さ３００μｍの溶射皮膜を形成した。これをマグ
ネトロンスパッタリングスパッタ装置に装着し、ＴｉＮ
の反応性（リアクティブ）スパッタリングを行い、３７
μｍ厚に至るまでのＴｉＮ膜を形成し、パーティクルの
発生状況を調べた。対比のために、同構造のスパッタリ
ングターゲット−バッキングプレート組立体の側面に表
面粗さ３、８、２６μｍＲａ溶射皮膜を形成したターゲ
ットを作製して同様の条件で６μｍ厚のＴｉＮの反応性
スパッタリングを実施し、パーティクルの発生について
調べた（比較例４）。下記の結果は１０試料のテストの
平均とした。以上の実施例４の結果を、比較例４ととも
に表４に示す。
【００２５】
【表４】
【００２６】試料Ｎｏ．２１〜２３は本発明の実施例で
あり、試料Ｎｏ．２４〜２６は比較例である。同表中、
各試料について、スパッタ粒子の付着形態と剥離の有無
を観察したものである。上記表４から明らかなように、
比較例である試料Ｎｏ．２４、２５はスパッタ粒子の剥
離が観察された。これは、溶射皮膜の表面粗さが小さく
てアンカー効果が低かったことが原因と考えられる。比
較例であるＮｏ．２６は溶射膜自体の剥離が観察された
が、これは溶射皮膜の各粒子結合が弱く溶射皮膜自体の
剥離が起こったことが原因と考えられる。これに対し、
本実施例の試料Ｎｏ．２１〜２３については、スパッタ
粒子が層状に均一に堆積しているのが観察され、剥離は
なかった。実施例３、４のように、アルミニウム合金を
溶射したものはアルミニウムを溶射した実施例１、２に
比較して、スパッタ粒子の剥離防止効果がより高く、パ
ーティクルの発生防止にさらに有効である。
あり、試料Ｎｏ．２４〜２６は比較例である。同表中、
各試料について、スパッタ粒子の付着形態と剥離の有無
を観察したものである。上記表４から明らかなように、
比較例である試料Ｎｏ．２４、２５はスパッタ粒子の剥
離が観察された。これは、溶射皮膜の表面粗さが小さく
てアンカー効果が低かったことが原因と考えられる。比
較例であるＮｏ．２６は溶射膜自体の剥離が観察された
が、これは溶射皮膜の各粒子結合が弱く溶射皮膜自体の
剥離が起こったことが原因と考えられる。これに対し、
本実施例の試料Ｎｏ．２１〜２３については、スパッタ
粒子が層状に均一に堆積しているのが観察され、剥離は
なかった。実施例３、４のように、アルミニウム合金を
溶射したものはアルミニウムを溶射した実施例１、２に
比較して、スパッタ粒子の剥離防止効果がより高く、パ
ーティクルの発生防止にさらに有効である。
【００２７】
【発明の効果】スパッタリングターゲットの側面及び、
特にターゲット側面とバッキングプレート間から発生す
る堆積物の剥離・飛散を直接的に防止できるという優れ
た効果を有する。
特にターゲット側面とバッキングプレート間から発生す
る堆積物の剥離・飛散を直接的に防止できるという優れ
た効果を有する。
【図１】スパッタリングターゲット−バッキングプレー
ト組立体の一例を示す断面説明図である。
ト組立体の一例を示す断面説明図である。
【図２】スパッタリングターゲット−バッキングプレー
ト組立体の、他の例を示す断面説明図である。
ト組立体の、他の例を示す断面説明図である。
１、３ スパッタリングターゲット ２、４ バッキングプレート ５ 溶射皮膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K029 BA60 CA05 CA06 DC01 DC03 DC12 DC22 4K031 AA06 AA08 AB02 AB11 CB31 CB33 CB34 CB35 CB36 CB37 CB42 CB45 CB46
Claims (6)
- 【請求項１】 スパッタリングターゲットの少なくとも
側面に、表面粗さ１０〜２０μｍＲａ（中心線平均粗
さ）の溶射皮膜を備えていることを特徴とするパーティ
クル発生の少ないスパッタリングターゲット。 - 【請求項２】 スパッタリングターゲットの側面が傾斜
面であることを特徴とする請求項１記載のパーティクル
発生の少ないスパッタリングターゲット。 - 【請求項３】 バッキングプレートに接合するスパッタ
リングターゲットの側面が該バッキングプレートに向か
って末広がりの傾斜面を持つことを特徴とする請求項１
又は２記載のパーティクル発生の少ないスパッタリング
ターゲット。 - 【請求項４】 スパッタリングターゲットの側面及びバ
ッキングプレートの面に亘って連続的に溶射皮膜を備え
ていることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載
のパーティクル発生の少ないスパッタリングターゲッ
ト。 - 【請求項５】 スパッタリングターゲットのスパッタ面
よりもやや離れた側面位置からバッキングプレート方向
又はバッキングプレート面に亘って溶射皮膜を備えてい
ることを特徴とする請求項１〜４のそれぞれに記載のパ
ーティクル発生の少ないスパッタリングターゲット。 - 【請求項６】 溶射皮膜としてアルミニウム合金を用い
ることを特徴とする請求項１〜５のそれぞれに記載のパ
ーティクル発生の少ないスパッタリングターゲット。
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|---|---|---|---|
| JP2000314778A JP3791829B2 (ja) | 2000-08-25 | 2000-10-16 | パーティクル発生の少ないスパッタリングターゲット |
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| KR10-2003-7002530A KR100515906B1 (ko) | 2000-08-25 | 2001-04-20 | 파티클 발생이 적은 스퍼터링 타겟트 |
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|---|---|
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|---|---|
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| EP (1) | EP1314795B1 (ja) |
| JP (1) | JP3791829B2 (ja) |
| KR (1) | KR100515906B1 (ja) |
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| TW (1) | TWI221162B (ja) |
| WO (1) | WO2002016665A1 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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